Multi-year Simulations and Experimental Seasonal Predictions for Rainy Seasons in China by Using a Nested Regional Climate Model (RegCM_NCC). Part Ⅰ: Sensitivity Study

A modified version of the NCAR/RegCM2 has been developed at the National Climate Center (NCC), China Meteorological Administration, through a series of sensitivity experiments and multi-year simulations and hindcasts, with a special emphasis on the adequate choice of physical parameterization schemes suitable for the East Asian monsoon climate. This regional climate model is nested with the NCC/IAP (Institute of Atmospheric Physics) T63 coupled GCM to make an experimental seasonal prediction for China and East Asia. The four-year (2001 to 2004) prediction results are encouraging. This paper is the first part of a two-part paper, and it mainly describes the sensitivity study of the physical process parameterization represented in the model. The systematic errors produced by the different physical parameterization schemes such as the land surface processes, convective precipitation, cloud-radiation transfer process, boundary layer process and large-scale terrain features have been identified based on multi-year and extreme flooding event simulations. A number of comparative experiments has shown that the mass flux scheme (MFS) and Betts-Miller scheme (BM) for convective precipitation, the LPMI (land surface process model I) and LPMII (land surface process model Ⅱ) for the land surface process, the CCM3 radiation transfer scheme for cloud-radiation transfer processes, the TKE (turbulent kinetic energy) scheme for the boundary layer processes and the topography treatment schemes for the Tibetan Plateau are suitable for simulations and prediction of the East Asia monsoon climate in rainy seasons. Based on the above sensitivity study, a modified version of the RegCM2 (RegCM_NCC) has been set up for climate simulations and seasonal predictions.     

1961—2016年中国西北地区陆地水分收支的年代际变化特征

利用观测气象数据集（CN05.1）、地表水文数据集（VIC-CN05.1）以及大气再分析数据（JRA55）分析了我国西北地区1961-2016年暖季（5-9月）陆地水分收支的长期和年代际变化特征。通过对陆地水分收支（Land Water Availability,LWA）时间序列作Mann-Kendall突变检验,将1961-2016年划分为3个时段进行进一步分析（P1：1961-1978年;P2：1979-2008年;P3：2009-2016年）。主要结论如下：在1961-2016年间西北地区LWA呈上升趋势,区域平均的LWA时间序列具有明显的年代际特征。三个时段的LWA距平百分率分别为-5.45%、-0.46%和13.99%,总体表现为"减少-不变-增加"的特征,尤其是近些年地表水资源增加明显。三个时段的LWA距平百分率空间分布差异显著,尤其在新疆中部、甘肃东部和陕西。西北地区总体上水汽通量输送和垂直速度与降水年代际变化特征基本一致,且区域特征明显。西北地区蒸发受降水、向下长波辐射通量和风速变化影响显著。     

黄河流域人地耦合与可持续人居环境

黄河流域是中国人地矛盾最为紧张的区域之一,承担着生态安全建设和经济社会发展的重任。自古以来人类和黄河始终处于共同进化的过程中,近年来伴随经济发展而来的生态保护压力也日益增加,流域水资源脆弱性和风险更甚,为化解人地矛盾,需探究城镇聚落和河流的动态耦合机制。在“黄河流域生态保护和高质量发展”上升为重大国家战略之际,从城乡规划、自然地理、环境考古、生态学、水文水资源、土地资源管理等多领域视角,聚焦黄河流域人地关系的空间分异和演化规律,以及资源和生态保护的困境与机遇。建成环境与自然环境的平衡是可持续发展的基础,应将黄河流域视为自然及人文环境相互影响与依存的“生命共同体”,并从系统性和交叉性、地方性和适应性等方面探讨可持续发展策略。     

柴达木盆地盐尘暴及其资源生态环境影响

在干旱和半干旱地区,盐尘暴是一种常见的极端气象灾害。柴达木盆地频发的沙尘暴实质上就是盐尘暴。柴达木盆地盐尘暴已经对区域大气、土壤、植被、人类健康乃至全球气候变化都产生了不同程度的影响。由于柴达木盆地盐尘暴中可溶盐成分来源复杂,尽管目前对其形成过程和机制还缺乏深刻理解,但人类的资源开发活动对盐尘暴显然具有促进作用。有必要从系统的角度来考虑柴达木盆地盐尘暴对区域乃至全球的影响,这对于区域生态环境的正确评估和后期恢复治理具有重要意义。     

香鱼(Plecoglossus altivelis)脾脏酪氨酸激酶SYK的鉴定及其介导的MAPK信号通路研究

脾脏酪氨酸激酶(SYK)是一种非受体型酪氨酸激酶(non-receptor tyrosine kinase, NRTK)。在哺乳动物中,SYK是重要的细胞信号通路接头分子,其在免疫细胞活化,胞外刺激的信号转导和病原体识别等多种生命过程中扮演重要角色,然而在鱼类中却鲜有报道。本研究以香鱼(Plecoglossus altivelis)为研究对象,探讨了其SYK(PaSYK)在应对病原微生物感染及在活化免疫信号通路中的作用。我们克隆获得了香鱼SYK的cDNA序列,并利用多重序列比对、构建进化树等生物信息学方法分析PaSYK的进化地位;采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)方法分析PaSYK在健康组织及鳗弧菌(Vibrio anguillarum)感染后的表达变化;亚细胞定位检测PaSYK在HEK293T细胞的分布情况;在香鱼头肾单核/巨噬细胞(Monocyte/macrophage,MO/MΦ)中过表达PaSYK,研究其对炎症细胞因子表达的调控作用并在HEK293T细胞及香鱼头肾MO/MΦ中研究PaSYK对MAPK信号通路的活化作用。多重序列比对结果显示,SYK的蛋白质序列和结构域在进化过程中是高度保守的。系统进化树结果表明, PaSYK与河鳟的亲缘关系密切。RT-qPCR结果表明, SYK基因mRNA在检测的所有组织中均有表达,鳗弧菌感染后免疫相关组织中PaSYK表达量均上调。此外,PaSYK能显著诱导香鱼头肾MO/MΦ中促炎因子TNF-α和IL-1β的表达,但对抑炎因子TGF-β和IL-10的表达起到略微的抑制作用。Western blot结果证明PaSYK可以激活MAPK信号通路。综上所述, SYK分子在进化上高度保守,香鱼SYK与其哺乳动物中的同源物具有保守的功能,均能活化MAPK信号通路并在炎症反应中发挥作用。     

印尼沿岸灾害性海浪模拟研究

印尼沿岸易受气旋生浪和咆哮西风带产生的涌浪的侵蚀,但其海浪发展及传播机理尚不明确,给海岸工程建设和防护带来极大困扰。本文基于第三代海浪模式WAVEWATCH Ⅲ,采用CCMP交叉校正多平台海洋表面V2.0风场(Cross-Calibrated Multi-Platform Ocean Surface Wind Velocity)作为驱动风场,建立自整个印度洋至印尼沿岸的三级嵌套海浪模型,模拟咆哮西风带及热带气旋作用下印尼沿岸灾害性海浪,并研究其海浪分布及传播特性。结果表明:(1)咆哮西风带单独作用下,印尼沿岸盛行南向海浪,有效波高等值线沿东北方向平行递减,海浪谱为多峰,西南向涌浪占主导地位,能量集中分布于60°—90°范围,呈现北传特性;(2)咆哮西风带和热带气旋联合作用下,气旋路径左侧出现涌浪低值区,东南向风浪主导,风浪能量集中分布于110°—130°范围,路径右侧西北向风浪和南向涌浪并存,60°—90°附近涌浪波动能量占主导,风浪能量集中在210°附近;近岸浅水海域涌浪能量主导,开敞海域涌浪能量集中在60°—90°范围,有掩护海域涌浪能量峰值位于0°附近。     

东北地区湿地的特点及形成与演替机制

东北地区湿地类型众多.通过分析解剖东北地区湿地的形成与演替机制,揭示了湿地的形成与演替过程中同时承受着自然与人为两种不同性质驱动力的影响,指出人类活动外在驱动力在较小的时空尺度下起着主导作用,如不加以正确引导而盲目开发,势必将导致湿地环境的恶化.     

Relationship between stand characteristics and soil properties of two typical forest plantations in the mountainous area of Western Sichuan,China

There is uncertainty and limited knowledge regarding stand characteristics and soil properties of middle-aged pure forest plantations in the mountainous area of Western Sichuan. Plantation forests are almost exclusively planted as monocultures in the Pengzhou forest farm in the western mountainous area of Sichuan Province. This study aimed to assess the spatial and ecological characteristics of middle-aged Cunninghamia lanceolata(Lamb.) Hook. and Cryptomeria fortunei Hooibr. in the Pengzhou forest farm. The relationships and differences between stand growth characteristics and forest soil composition were assessed on the two forests planted simultaneously within the same area and exposed to the same environmental conditions. Cr. fortunei grew sparse, and slower than Cun. lanceolata. Principal component analysis indicated that the soil properties in the Cr. fortunei plantation were better than those in the Cun. lanceolata plantation. Redundancy analysis revealed that the differences in stand structure were affected significantly by the total nitrogen content and pH value. Thus, we propose that Cr. fortunei is planted for priority consideration in the subtropical high mountain area. Further, tending operations and application of fertilizers need to be conducted in Cun. lanceolata forests. Based on theoretical and experimental data, the present study explains why local farmers are more willing to plant Cr. fortunei, and thus provides a useful theoretical reference for the development of sustainable plantations in the future.     

人工冻土观测的冻点对应的土壤温度研究

基于2018年12月至2020年3月喀左、沈阳、辽阳、满洲里4个国家级地面气象站人工冻土器与测温式冻土自动观测仪观测的资料,对人工冻土观测获得的冻点与测温式冻土自动观测仪获得的相应深度的温度进行对比分析.结果表明:人工冻土器获取的冻点对应的土壤温度与0℃总体一致,又不完全重合;0—35 cm深度范围,冻点对应的温度变化...     

基于FY-4A卫星和随机森林算法的西藏山南市雷电短临预报方法

针对青藏高原地区雷电短临预报缺乏雷达资料的问题,采用FY-4A卫星多通道数据、欧洲中心第5代再分析资料(ERA5)中的对流指数、闪电定位仪资料等多源监测数据,根据雷电的发生、发展机理,提出了18个关键预报因子,利用随机森林算法建立了适用于西藏山南地区的雷电短临预报模型。统计分析各预报因子在有无雷电天气样本中的概率密度分布与随机森林模型得到的特征重要度指标,结果表明提出的预报因子物理意义明确,建立的模型可信度较高。利用随机森林算法分别对未来10 min、20 min、30 min建立雷电预报模型,并与光流外推预报方法进行对比检验,结果表明：随机森林模型预报效果命中率(POD)、临界成功指数(CSI)均高于光流法,空报率(FAR)也相对较低;未来20 min的随机森林预报模型CSI评分最高,整体预报效果最佳。