室内模拟水位下退耕还湿地表层土壤温室气体排放研究北大核心CSCD

在中国科学院东北地理与农业生态研究所的科研温室中,进行了实验期为60 d的室内模拟实验,在-5 cm、0 cm和5 cm的模拟水位下,测定和计算出采集自洪河国家级自然保护区的2010年、2014年、2016年弃耕的退耕还湿地和天然小叶章沼泽表层(0~20 cm深度)土壤的CO2、CH4和N2O排放通量。研究结果表明,随着水位的上升,2010年、2014年、2016年弃耕的退耕还湿地和天然小叶章沼泽表层土壤的CO2和N2O排放通量在减小;与-5 cm和5 cm的模拟水位下相比,0 cm水位下表层土壤的CH4排放通量相对最大;随着实验天数的增加,2014年、2016年弃耕的退耕还湿地和天然小叶章沼泽表层土壤CH4排放通量在波动增大;水位越高,其对退耕还湿地表层土壤CO2、N2O总排放量和温室气体的全球增温潜势的抑制作用越明显。     

基于土地集约利用的长株潭城市群建设用地供需仿真模拟

土地集约利用反映了土地利用的综合状态,是协调土地供需平衡的重要指标。运用系统动力学（SD）构建城市建设用地供需反馈关系回路以及指标变量函数,在此基础上,建立长株潭城市群建设用地供需系统模型,仿真模拟低土地集约利用度、中等土地集约利用度、高土地集约利用度三种不同状态条件下,2016-2030年区域的建设用地、工业用地和居住用地供需变化趋势。结果表明：① 研究区用地规模仍处于扩张状态,城市建设用地数量增长速度总体较快。但三种发展状态下用地增长规模、速度存有差异;② 在低集约度模式下,建设用地规模及供地数量大,易造成土地资源的浪费;高集约度模式下,建设用地供给紧缩,用地规模增长缓慢,总规模偏小,不利于城镇化的良性发展;中等集约度模式则在用地规模和供给量上均与社会经济发展相适应,能体现现代城市发展理念;③ 工业用地占建设用地比例保持在15%~21%之间,其中低集约度模式下比例逐年上升,中等和高集约度模式下呈缓慢下降并趋于稳定之势;居住用地占建设用地的比例维持在27%~35%之间,其中低集约度和中等集约度模式用地占比呈下降趋势,高集约度模式比例总体维持在较高水平。研究通过对三种发展模式的设定,确定了不同指标在三种模式下的变化趋势,可为土地供需决策优化、城市建设规划及土地供给侧结构性改革提供科学参考。     

“过去300年中国东部季风区雨带进退图谱与模拟诊断”研究进展

“中国季风环境在不同时间尺度上的演化历史及其驱动机制”是我国全球变化研究所关注的核心科学问题之一。为深入系统地开展对这一问题的研究,国家自然科学基金委员会的《全球变化及其区域响应科学研究计划》在“十五”期间陆续启动了一系列重点项目,“过去300年中国东部季风区雨带进退图谱与模拟诊断”项目（编号40331013,2004年初起实施）就是其中之一。本项目旨在利用丰富的清代雨雪档案记载,重建1736年以来黄河中下游地区与江淮流域35⁴0个站点时间分辨率为月、季的降水序列;并分析该区域1736年以来年、年代际降水变化与雨带进退的时空特征分析,诊断该区域过去300年特征时段降水变化的成因及其动力学机理     

云南大理“2010.1.15”日环食期间辐射和温湿度变化特征

利用大理国家气候观象台建立的大气边界层（PBL）观测系统探测资料,详细分析了2010年1月15日云南大理日环食期间辐射通量、气温以及相对湿度的变化情况。结果表明：日环食过程中,太阳短波辐射和气温均表现出＂V＂型分布,而相对湿度呈现倒＂V＂型分布。太阳短波辐射从初亏时开始减小,食甚时达到最小值,复圆时恢复正常,与理想晴天条件下相比,食甚时亏损率高达88%。由于到达地表太阳辐射强度的减弱,地面有一个冷却作用过程,引起地面气象要素的一系列变化,越接近于地表变化越明显,所引起气温、相对湿度的变化时间滞后于日环食时间。     

栓皮栎叶芽休眠解除过程的模拟*

树木的休眠及其解除是一个在理论和实践中都十分重要又悬而未决的问题。本文利用全国范围内获得的观测资料,对栓皮栎这个重要用材树种的叶芽休眠之解除过程进行了模拟。其出发点是:林木存在绝对低温需要,在此需要得到满足后,进一步的低温和驱温的协同作用使林木的生长能力逐步恢复直到休眠解除。研究表明:接近林木基点的温度对低温积累是最有效的,休眠后期的不稳定高温会部分抵消前期低温的影响。栓皮栎对低温的绝对需要量为5个低温单位,休眠完全解除共需34个低温单位和194个驱温单位。在整个分布区内,栓皮栎的休眠解除被划分成四个基本类型,即北方型、中部型、华南型及西南型。并对树木的休眠解除现象进行了深入的讨论。     

利用LM-BP神经网络估算西北地区太阳辐射

气候、生态、水文等模型的应用需要空间连续分布的太阳辐射数据,由于地形等条件的制约,气象站点的分布有限,无法利用稀少的站点获得空间连续分布的辐射数据,而BP(Back-propagation)神经网络模型对太阳辐射具有很好的预测性,但以往的研究都是基于单个站点估算太阳辐射,而且BP神经网络模型存在收敛速度慢、学习时间长等问题,为解决BP算法存在的不足,采用LM(Levenberg-Marquardt)算法优化后的BP神经网络(简称LM-BP神经网络)结合DEM(Digital Elevation Model)数据估算西北地区128个气象站点2011年的太阳总辐射月均值,通过乌鲁木齐和银川两台站的实测数据进行验证,两台站的平均百分比误差分别为2.89%和3.24%,平均偏离误差分别为0.27 MJ·m-2和0.61 MJ·m-2,且拟合优度均0.90。该模型各项误差指标较小,估算精度较高。最后将模型模拟出的辐射值,结合已有的24个辐射站点的实测值进行空间插值,得到西北地区2011年逐月太阳辐射精细化空间分布图。     

驱动重联过程中等离子体团的聚合

本文对驱动重联过程作了二维可压缩磁流体动力学模拟．对于长的计算域（１：４）,在持续入流的作用下形成了双重磁岛结构,这些磁岛在向外运动的过程中不断靠近,逐渐聚合成为一个大的等离子体团,并继续向外运动．这说明在地球磁层顶和磁尾所观测到的大尺度磁结构,很可能是在驱动重联过程中,由较小的等离子体团聚合后形成的．并初步揭示了在空间等离子体中,磁岛的聚合过程难以直接观测的动力学原因．     

利用遥感综合分析西风引导气流与地形对沙尘运移路径的影响

沙尘暴的发生受大气环流、地表状况、降雨的影响，还受到局部地区地形的影响。一次规模较大的沙尘暴过程，沙尘可以从蒙古国和我国西部沙源地输送到我国东部、韩国、日本乃至夏威夷、美国西海岸。中日亚洲沙尘暴ADEC项目对亚洲沙尘暴的起沙、传输和降落的运行机制已经作了深入的研究，并建立了亚洲沙尘暴的数值模拟系统。本文以影响北京地区的沙尘暴事件为例，利用遥感技术，综合DEM地形数据和地面实测数据分析西风引导气流和地形对沙尘运移路径影响，将MODIs影像数据和DEM地形数据以及地面观测站点实测数据相结合，进行综合分析，结果表明在一次沙尘暴过程中，沙尘在运移过程中的运移路径明显地受到西风引导气流、沙尘粒子自然沉降规律以及局部地形的影响，要预防(减少)北京地区的沙尘暴仅仅作好北京地区的生态环境建设是不够的，加强北京周边地区，尤其是张家口地区、官厅水库库区及库区周围地区的生态环境建设尤为重要。     

末次间冰期127 ka时期植被反馈增强东亚夏季风降水的数值模拟研究

黄土和石笋等古气候代用资料表明在末次间冰期间,东亚夏季风增强、降水增多。本研究利用地球系统模式EC-Earth模拟了末次间冰期127 ka时期的气候,通过和工业革命前的气候模拟控制试验做比对,分析了127 ka时期由于地球轨道参数变化导致的东亚夏季风的空间变化特征。我们利用了两种EC-Earth的模式配置,即"大气-陆面-海洋-海冰"耦合模式和"大气-陆面-海洋-海冰-动态植被"耦合模式,分别估算轨道强迫和植被反馈对东亚夏季风降水变化的贡献。数值模拟结果表明,地球轨道强迫导致的海陆热力差异使得东亚夏季风系统显著增强并北移西伸,中国中部及华北地区降水增多而东部沿海地区降水减少。耦合了动态植被模式的试验结果表明,127 ka时期温暖湿润的气候致使东亚地区植被增多,植被的蒸腾作用使得地表的感热和潜热通量显著增大,从而增强了局地水循环,使降水进一步增多。植被的反馈作用在原本温暖湿润的华南地区对降水的影响并不显著,但是对相对干旱的我国中部和华北地区降水有显著影响。数值试验结果表明轨道强迫和植被反馈的共同作用能使内陆的四川盆地到华北一带夏季降水增加约40%,其中30%的增加是由于轨道强迫作用,约10%是由于植被反馈。这个研究也提醒我们,要得到更加合理的对过去或未来气候变化的模拟结果,有必要使用耦合动态植被的气候系统模式。

     

金塔盆地地下水演化及地球化学模拟

以水化学和地球化学模拟技术相结合,研究了金塔盆地地下水化学演化规律.结果表明,金塔盆地地下水矿化度(TDS)由最南端的398 mg/l过渡到东北部5 280 mg/l.盆地深层地下水由南部的SO24- - HCO3- - Mg2+型过渡到北部的SO24- - Mg2+型,浅层地下水北部为SO24+ - Na+型.地下水...