沙漠地区微波地表发射率年内变化规律与气候因子的关系分析

以塔克拉玛干沙漠为研究区域,利用2008年AMSR-E(advanced microwave scanning radiometer-earth observing system)二级亮温资料和全球资料同化系统(global data assimilation system,GDAS)的地表、大气参数产品,反演研究区晴空条件下的微波地表发射率,进而根据不同的土壤类型,分析了沙漠微波地表发射率频谱年内变化规律及其与气候因子的关系。结果表明:沙漠地表发射率与土壤类型密切相关,且不同土壤类型的发射率季节变化规律显著性不同;土壤含水量、地表温度与地表发射率的年内变化规律之间存在着显著相关性,地表发射率随土壤含水量、地表温度的增高而降低;地表植被覆盖度、植被含水量和地表粗糙度也是地表发射率的影响因子,其值均取决于土壤含水量,而土壤含水量受大气总水汽量和土壤类型的共同制约;以砂土为主的沙漠地表发射率更多受到沙漠深度的影响,随着沙漠深度的增加而减小。     

海南八门湾红树林柱状沉积物中有机生物标志物的分布和降解

对海南岛红树林柱样中有机生物标志物等生物地球化学参数进行了初步研究.结果显示红树林中有机碳(OC)与总氮(TN)比值范围为5.35-7.47,碳稳定同位素(δ13C)值范围为-25‰--22.9‰.脂肪酸与正构烷烃浓度分布范围分别为7.8-21.8μg·g-1(干重)和3.2-25μg·g-1(干重).在表层沉积物中,红树林植物、细菌与浮游生物的脂肪酸生物标志物各占总脂肪酸的25.4%、12.9%和7.5%,结合较低的OC/TN比值和较高的δ13C值,表征了当地微生物和外源浮游植物的有机质贡献.各类脂肪酸在柱样中表现出不同的降解特征:多不饱和脂肪酸(PUFAs)优先被降解,而长链脂肪酸(LCFAs)则较为稳定,没有明显的降解.碳优势指数(CPI)和平均碳链长度(ACL)显示,埋藏深度越深,有机物的生物化学改造程度越大.     

无锡市霾天气特征及影响因子研究

利用太湖北岸无锡气象局国家基本气象观测站1980—2011年地面气象观测资料及1991—2011年无锡市统计年鉴资料,对无锡市霾天气演变特征、气象要素特征及其影响因素进行了分析。结果表明：无锡市的霾日数总体呈上升趋势,近5年来更加明显;霾日数冬季>春季>秋季>夏季;连续10 d及以上霾过程都经历了地面均压场、〖JP2〗入海高压后部及地面倒槽3个连续天气过程。出现重度霾的地面天气形势为地面均压场型、冷锋前型、地面低压倒槽型3种类型。连续10 d以上的霾及重度霾,中低空气团的后向轨迹都出现了下沉运动,且气团经过地区为污染物浓度较高区域。工业污染物中的粉尘排放是造成20世纪90年代霾日数增加的最大因素,2004年以后由于工业废气的排放量以及汽车拥有量的逐年增加,霾日数仍然呈上升趋势。     

沙漠地区微波地表发射率和土壤质地关系分析

利用微波地表发射率模型,模拟计算了沙漠地区石英、砂岩、花岗岩和石灰石不同粒子尺度、砂土含量和土壤含水量时的地表发射率频谱,并用先进微波扫描辐射计-地球观测系统AMSR-E资料对塔克拉玛干沙漠地区进行了地表发射率卫星反演和模型模拟计算的对比研究,分析了该地区不同地表类型和矿物成分的微波地表发射率特征.结果表明,微波地表发射率和地表类型密切相关,并且随着土壤含水量、土壤质地、矿物成分和土壤粒子尺度的不同存在显著变化,成为现有微波地表发射率模型用于沙漠地区模拟计算结果的误差主要来源.根据沙漠地区准确的土壤类型、土壤组分比例、粒径尺度和矿物颗粒等信息对近地表土壤进行了辐射传输过程的分层分析,为改进现有微波地表发射率计算模型提供理论依据.     

基于分形理论的堆石料级配优化研究

建立颗粒粒径的质量分布分形模型,收集不同堆石坝工程32条堆石料级配曲线,统计分形维数D的分布特性。各堆石坝工程堆石料级配具有良好的分形特性,可考虑将D作为反映和描述堆石料级配特性的新指标,D在2.348～2.699之间,大多数堆石料的分形维数在2.6左右。以古水垫层料为研究对象,设计了6组不同分形维数的级配曲线,采用随机颗粒不连续变形方法（SGDD）研究不同分形维数对堆石料压实性能和宏细观力学特性的影响。分形维数从2.0到2.8,孔隙比呈先减后增趋势,在D =2.7时压实性能最优,而力链的非均匀程度随分形维数的增大而增大。综合考虑试样压实性和力链的非均匀程度,确定D =2.7时的级配为优化级配。     

长江口外颗粒有机碳及光合色素在不同溶氧水平下早期降解速率研究

有机质降解是低氧形成的重要原因.长江口外的低氧近几十年来日趋恶化,引起了大量学者关注,但现场有机质降解及相关的耗氧速率还鲜见报道.本研究通过人工控制体系溶氧(DO)水平,于2006年10月在曾经出现低氧的长江口外近海进行现场有机质降解培养实验,以模拟有机质在沉降进入近底层水后早期(9天)内的生物地球化学过程,估算有机碳降解速率和耗氧速率.培养实验表明,有机质在几天内即可出现明显的降解,并伴随体系pH的下降和细菌、病毒的增加.体系溶氧对有机碳(POC)降解速率影响较大,POC在DO＞95％条件下的降解速率是DO＜50％条件下的5倍,分别为1.5 mmol/(m3·d)和0.3 mmol/(m3·d).光合色素岩藻黄素(FUCO)和叶绿素a(Chla)含量在9天内呈指数下降,其中80％的FUCO在9天内发生了降解.指数方程能较好地实现对观测数据的拟合,结果表明Chl a的半衰期为3-4天.不同溶氧条件下的结果表明低溶氧条件(DO＜50％)下浮游植物更容易成为降解有机质的来源.根据POC降解速率估算得到长江口外溶氧消耗速率分别为82-91 mmol/(m2·d)(DO＞95％条件)和27-30 mmol/(m2·d)(DO＜50％条件),远高于深海氧通量和表层50 m南海的氧消耗通量;以此耗氧速率为基础,估算得到长江口外层化形成至发育出低氧的时间为50-150天.     

红树林间隙水溶解态陆源有机质的光降解和生物降解行为分析

红树林输送的溶解态陆源有机质是海洋中陆源有机质的主要来源之一,对其光降解和生物降解过程的研究有助于进一步了解红树林生态系统输出的有机质在近岸的归宿以及对近岸水体生物地球化学过程的影响,因此于2010年4月在海南省清澜港红树林采集间隙水,并进行了光降解和生物降解培养实验。分析了光培养(光降解)和暗培养过程(生物降解)中溶解态有机碳(DOC)、细菌以及溶解态木质素等的变化。结果显示经历128 d的暗培养后,DOC由初始的2 216 μmol/L下降至718 μmol/L,表明红树林间隙水的生物可利用性约为70%左右;经历11 d的自然光照后,DOC下降至800 μmol/L。木质素在光降解过程中的移除速率(-0.132 d-1)远高于生物降解过程(-0.008 d-1)。光培养中,木质素的下降速率高于总体DOC。不同系列溶解态木质素的下降速率不同,随着培养的进行,紫丁香基酚类(S)与香草基酚类(V)的比值(S/V)呈下降趋势,而V系列的酸醛比值((Ad/Al)v)呈上升的趋势。对比光培养和暗培养过程中DOC和木质素的变化可以得出生物消耗是引起红树林间隙水DOC从水体中移除的主要因素;而光照则是陆源有机质从水体中移除的主要因素;光培养和暗培养过程中细菌变化的差异表明光照可以促进细菌对溶解态有机碳的利用。与其他地区比较发现,海南红树林间隙水的光降解速率与热带河流(刚果河)相近,高于温带密西西比河流,降解过程中各参数的变化[S/V和(Ad/Al)v]与其他区域接近。     

南海表层沉积物中有机物分布研究

对南海表层沉积物中正构烷烃和多环芳烃的含量与分布进行了调查研究。发现南海表层沉积物的正构烷烃碳数分布范围多在Ｃ１６－Ｃ３３,奇偶优势指数ＯＥＰ值略大于１,显示有机质输入有混合源的特征;共检出近６０种多环芳烃化合物,包括萘、菲、蒽、芴、萤蒽、茈化合物的惹烯,Ｂｅｉ等陆源输入标志物。在此基础上,将所获得的数据进行了因子分析,其结果显示南海表层沉积物的物质输入有如下的特点：陆源高等植物输入和燃烧产物的贡     

2006年6月长江口低氧区及邻近水域浮游植物

根据2006年6月2-11日在长江12低氧区及邻近水域(26°-34°N,121°-126°E)27个站位的调查,对长江口低氧区及邻近水域的浮游植物群落结构特征进行了相关研究.经Utermohl方法初步分析,共发现浮游植物130种,隶属4门57属.甲藻和硅藻是2006年6月长江口低氧区及邻近水域的主要浮游植物门类,其优势物种是:具齿原甲藻Prorocentrum dentatum(=Prorocentrum donghaiense)、米氏凯伦藻Karenia mikimotoi、尖刺伪菱形藻Pseudo-nitzschia pungens、柔弱伪菱形藻Pseudo-nitzschia delicatissima、锥状施克里普藻Scrippsiella trochoidea和具槽帕拉藻Paralia sulcata.调查区浮游植物物种以广温、广布型为主.本次调查海域浮游植物的细胞丰度介于0.0026×105-37.37×105个/dm3.平均值为1.47×105个/dm3;甲藻占浮游植物细胞丰度的比例最大,细胞丰度介于0.0002×105-32.01×105个/dm3,平均值为1.39×105个/dm3;其次为硅藻,细胞丰度介于0.0001×105-18.72×105个/dm3,平均值为0.52×105个/dm3.具齿原甲藻和米氏凯伦藻所占丰度比例分别达到45.81%和26.44%,优势度分别为0.30和0.18.具齿原甲藻细胞丰度最高值出现在调查海域北部3号站-20m水层,为3.19×106个/dm3;米氏凯伦藻细胞丰度最高值出现在调查海域西南部29号站表层,为1.71×106个/dm3.浮游植物细胞丰度在水体中的垂直分布为表层最大,随着水深增加而逐渐降低.根据浮游植物的表层分布和断面分布可以发现,细胞丰度高值主要集中在调查区的西南部和北部.东南部浮游植物细胞丰度较低.同时调查海域东南部浮游植物多样性指数和均匀度指数较高,近岸低氧区和中部区域则较低.调查区水体层化现象明显,表层水和底层水之间氧的交换变弱,有机碎屑和浮游植物大量繁殖后沉降分解可能导致了底层低氧区的形成.     

长江口邻近陆架区表层沉积物的木质素分布和有机物来源分析

对长江口邻近陆架区表层沉积物的有机物进行碳、氮元素、碳稳定同位素和木质素测定,以分析其物质来源,特别是陆源有机物的迁移埋藏。结果表明,碳与氮含量的比值为6.2~7.7,δ13C为-19.9×10-3~-22.4×10-3。8种木质素酚单位的总含量(相对于总有机碳)为0.15×10-2~1.56×10-2mg/mg,显著低于长江口门处的2.50×10-2mg/mg。香草基酚类的酸醛比平均值为0.90,表明该海区的陆源有机物是高度降解的;紫丁香级酚类与香草基酚类的含量之比为(0.78±0.35),肉桂基酚类与香草基酚类的含量之比为(0.13±0.08),表明这些陆源有机物源于草本和木本混合的被子植物。31.5°N以南站位木质素的降解程度比北部的高,草本植物源的贡献更大,被子植物的主导优势也更明显;长江输入的有机物以沿岸堆积为主,具有显著的离岸降低趋势。在31.5°N以北的陆架区,虽然近岸站位陆源有机物的贡献显著高于其他站位,但其他站位并没有离岸递减趋势。这种南北分布差别可能是由海流条件和水深梯度的差异引起的。计算结果显示,该海区表层沉积物中的陆源有机物占总有机物的5%~57%,且主要来自土壤有机质。