青海省土壤有机碳储量估算及其源汇因素分析

收集了青海省第二次土壤普查资料的2 856个土壤统计剖面数据,计算了20世纪80年代青海省土壤0～20 cm和0～65 cm深度的土壤有机碳密度,根据1∶400万数字化土壤类型图,统计了不同类型土壤的土壤有机碳储量。结合本研究采集的105个表层土壤数据,估算了青海省典型地区土壤有机碳近30年来的年均变化量。研究建立了土壤有机碳含量与温度、降雨等气候因子的关系方程,根据青海省土地利用现状估算了不同时期土地利用方式变化对青海省土壤碳源汇转化的影响。结果显示:(1)0～20 cm表土层SOCD20加权平均值为4.509 kg/m2,其值在各类型土壤间差异较为显著,SOCR20为2.953 Pg;0～65 cm的SOCD65加权平均值为13.597 kg/m2,SOCR65为8.904 Pg。由于受气候、土壤类型、植被类型、海拔等因素的影响,青海省土壤有机碳密度的分布呈现自东南向西北递减的带状分布特征;(2)近30年来青海省有机碳含量明显下降;(3)根据气象站的资料,分析了近50年来的年均气温变化趋势,预测在全球变暖背景下青藏高原土壤将表现出碳源效应,而研究区愈加明显的人类活动影响、大面积草地退化等土地利用方式改变也是造成土壤碳释放的主要原因之一。     

水源涵养功能概念的生态和水文视角辨析

水源涵养是评价陆地生态系统服务功能的重要指标,然而学界对水源涵养功能概念和计算方法仍存在诸多争论。这一方面说明水源涵养功能评估具有重要的现实意义,同时也说明其概念的复杂性和模糊性,亟需从生态学和水文学的基本理论出发,厘清水源涵养功能概念的内涵和评估方法,促进科学决策和有效管理。研究水源涵养功能时,生态学家更关注陆地生态系统的蓄水能力（Smax）,而水文学家更关注流域的产流量（Q）,两者均具有合理性,但各有侧重,若不分别辨析,极易造成概念混淆。理论和数据分析表明,蓄水能力和产流量虽然联系紧密,但概念完全不同。陆地生态系统的Smax决定了流域对降水的分配：即蒸散发（绿水）和Q（蓝水）,Smax和Q在降水量一定的情况下往往存在此消彼长的关系。研究发现生态系统的根区蓄水能力（SRmax）是联系绿水和蓝水的核心要素,是水源涵养功能评估的关键变量。大尺度根区蓄水能力主要由气候决定,可借鉴工程水文中设计水库的累积曲线法,根据生态系统用水的生存策略通过气候反演。最后,本文提出3点建议：(1)在实践中分别评估生态系统的绿水和蓝水涵养功能;(2)进一步全面考虑冰川积雪、地下水等多要素的水源涵养功能;(3)...     

大连温带海域潮间带底栖海藻固碳和储碳潜力模拟研究

底栖海藻是海洋生态系统中重要的初级生产力,开展其固碳和储碳机制研究,有利于提高对我国海域海洋固碳和储碳潜力的认识。本文基于海区条件的模拟,开展了大连海域潮间带优势海藻的日固碳量、日呼吸量和日有机碳释放量的测定,结合海区生物量的调查,阐述了3个海藻床潮间带海藻固碳和储碳的季节变化规律。结果显示:在海藻固碳能力方面,绿藻类的固碳能力最强,褐藻类次之,红藻类最低。大连海域潮间带海藻的固碳量、储碳量和有机碳释放量在12月至5月处于较高水平,6月至11月较低,平均每个海藻床潮间带区域年固碳量和年有机碳释放量分别为1.72×105 g/a和2.1×104 g/a。潮间带海藻月固碳量是储碳量的1.7倍。     

自动气象站太阳能充放电控制器的研制与应用

在实际工作中发现区域自动气象站蓄电池存在过充电现象.过充电使蓄电池使用寿命严重缩短,导致自动站无法正常运行.通过自行研制的太阳能充放电控制器在端电压达到蓄电池上限值时停止充电,能有效解决蓄电池过充现象,起到保护蓄电池的作用.保护器只用太阳能电池的电能而不用蓄电池的电能,无光照(无须保护)时自动停止工作,最大限度地延长采集器工作时间;控制器可即插即用,无须改动采集器中的任何接线,从而保证了区域站的长期稳定运行.     

A Numerical Simulation Study of Temperature and Pressure Effects on the Breakthrough Pressure of CO2 in Unsaturated Low-permeability Rock Core

Gas breakthrough pressure is a key parameter to evaluate the sealing capacity of caprock, and it also plays important roles in safety and capacity of CO2 geological storage. Based on the published experimental results, we present numerical simulations on CO2 breakthrough pressure in unsaturated low-permeability rock under 9 multiple P-T conditions (which can keep CO2 in gaseous, liquid and supercritical states) and thus, a numerical method which can be used to accurately predict CO2 breakthrough pressure on rock-core scale is proposed. The simulation results show that CO2 breakthrough pressure and breakthrough time are exponential correlated with P-T conditions. Meanwhile, pressure has stronger effects on experimental results than that of temperature. Moreover, we performed sensitivity studies on the pore distribution index λ (0.6, 0.7, 0.8, and 0.9) in van Genuchten-Muale model. Results show that with the increase of λ, CO2 breakthrough pressure and breakthrough time both show decreasing trends. In other words, the larger the value of λ is, the better the permeability of the caprock is, and the worse the CO2 sealing capacity is. The numerical method established in this study can provide an important reference for the prediction of gas breakthrough pressure on rock-core scale and for related numerical studies.     

海南岛土壤有机碳空间分布特征及储量

利用2005年海南岛生态地球化学调查获得的8713件表层土壤和2197件深层土壤样品,计算分析海南岛土壤有机碳的空间分布特征,结果显示:0～20 cm、0～100 cm、0～180 cm 3个深度的土壤有机碳密度分别为2.86、9.48、13.72 kg/m2,与国内其他典型地区相比,几乎处于最低水平.区域土壤有机碳密度图显示,海南岛土壤有机碳的分布与地貌类型关系密切,高值区分布在山地、丘陵、火山岩台地等地区,其次是平原区,最低为滨海地区.统计显示,土地利用类型、土类不同,土壤有机碳密度差异明显,不同地类土壤有机碳密度:园地＞林地＞其他土地＞耕地,土壤有机碳主要贮存在林地和耕地中;不同土类土壤有机碳密度:黄壤＞赤红壤＞砖红壤＞水稻土＞燥红土,土壤有机碳主要贮存在砖红壤、赤红壤和水稻土中;0～180 cm土壤有机碳库储量为478.13 Mt.     

Stochastic and analytical approaches for sediment accumulation in river reservoirs

ABSTRACT

Sediment accumulation in a river reservoir is studied by stochastic time series models and analytical approach. The first-order moving average process is found the best for the suspended sediment discharge time series of the Juniata River at Newport, Pennsylvania, USA. Synthetic suspended sediment discharges are first generated with the chosen model after which analytical expressions are derived for the expected value and variance of sediment accumulation in the reservoir. The expected value and variance of the volume of sediment accumulation in the reservoir are calculated from a thousand synthetic time series each 38 years long and compared to the analytical approach. Stochastic and analytical approaches perfectly trace the observation in terms of the expected value and variability. Therefore, it is concluded that the expected value and variance of sediment accumulation in a reservoir could be estimated by analytical expressions without the cost of synthetic data generation mechanisms.     

空气潜孔锤钻进技术在舜皇山基岩地热深井的应用

空气潜孔锤钻进技术不仅可以提高钻探效率,而且不损害地热储层,因此在地热井中的应用十分广泛,但是仍受到钻探深度和出水量的限制。在湖南永州舜皇山基岩地热深井钻探过程中,常规牙轮钻进与泥浆钻进工艺存在钻进效率低、堵塞储层、影响出水量的可能。应用空气潜孔锤钻进技术实现了钻探深度的突破,钻探深度达到1820 m,实际出水量400 m³/d,出水温度43 ℃,符合设计指标。本文总结了相应的钻进工艺措施,以期促进对该技术在地热深井中的推广应用。     

利用GRACE卫星Level-1B数据反演陆地水储量变化的方法研究

卫星重力探测技术为监测陆地水储量变化提供了新的技术手段。对利用GRACE卫星Level-1B数据反演地球陆地水储量变化的重力位差法和Mascon方法的数学模型作了详细推导分析,总结两种方法的特点和解算处理步骤。推导过程表明:重力位差法和Mascon方法在反演时只采用卫星飞临研究区域上空时的观测数据,能够提高反演结果的空间分辨率,比传统的球谐系数法更具优势;Mascon方法在解算时还引入了时空约束方程,进一步提高了反演结果的时空分辨率。     

利用GRACE、GPS和绝对重力数据监测斯堪的纳维亚陆地水储量变化

重力卫星GRACE(gravity recovery and climate experiment)监测斯堪的纳维亚半岛陆地水储量变化会受到冰川均衡调整(GIA)信号的严重影响。首先根据该地区绝对重力和GPS并址观测数据计算了GIA重力和垂直位移的实测线性比值,利用该比值和GPS网观测的垂直位移速度场得到了GIA重力。然后,对GRACE观测的重力变化速率进行GIA重力改正,进而可分离陆地水储量变化趋势,避免了使用GIA模型所带来的巨大不确定性,并根据观测数据完整估计了所得结果的不确定性。最后与水文模型作对比分析。结果表明,实测的GIA重力-垂直位移线性比值为0.148±0.020μGal/mm(1Gal=10-2 m/s2),该结果检验了Wahr的理论近似值且与北美实测的结果非常接近。2003年1月至2011年3月期间,斯堪的纳维亚半岛陆地水储量存在明显的增加趋势,信号的主体位于半岛南端的维纳恩湖附近,总的水量增加速率为4.6±2.1km3/a,数据观测期间的累积增加水量为38±17km3。研究结果与WGHM水文模型的结果有较好的一致性,相关系数达到0.69,而与GLDAS水文模型的相关性略小。