冬季东亚高空副热带急流和温带急流协同变化与中国南方地区降水的关系

利用NCEP/NCAR再分析数据和中国台站降水资料研究冬季东亚高空副热带急流和温带急流协同变化特征及其与中国南方地区降水的关系,发现冬季东亚高原急流与温带急流同期反向协同变化特征最为显著。即高原急流增强,同时温带急流减弱(SW型)和高原急流减弱,同时温带急流增强(WS型)。当高原急流增强(减弱)而温带急流减弱(增强)时,中国南方地区降水显著增加(减少)。合成分析表明,不同急流协同变化型态下冷暖空气活动特征存在较大差异,高原急流与温带急流的反向协同变化可以真实反映与冬季中国南方地区降水相关联的冷暖空气活动特征,进而导致不同降水形态的产生。     

2012/2013年冬季中国气温异常成因分析

2012/2013年冬季,我国平均气温为-3.8℃,较常年同期(-3.4℃)偏低0.4℃,就空间分布来看,我国东北、华北、黄淮、江淮和新疆北部气温较常年同期偏低。利用1951-2013年国家气候中心整理的全国160站月平均气温资料、英国Hadley中心全球海温资料、NCEP/NCAR再分析大气环流资料、德国不莱梅大学提供的海冰卫星遥感资料,通过EOF分析、回归分析、合成分析、相关分析方法研究了引起2012/2013年冬季我国气温异常的东亚中高纬大气环流异常,并从海洋环境要素异常的角度分析造成这种环流异常的原因。分析结果表明:2012/2013年冬季我国气温异常分布主要是由于北极涛动(AO,Arctic Oscillation)呈负位相,西伯利亚地区高度场异常偏高,东亚大槽明显偏深的环流形式引起的。而太平洋年代际振荡(PDO,Pacific Decadal Oscillation)负位相是引起西伯利亚高压强度偏强和东亚冬季风强度偏强的年代际海洋背景,前期9月海冰范围异常偏小是导致2012/2013年冬季AO呈现负位相及我国东北和新疆北部呈现异常低温的主要原因。     

气候变化情景下黄淮海区域热量资源及夏玉米温度适宜度

利用黄淮海区域90个站点1971—2000年逐日气象资料以及国家气候中心发布的未来气候变化情景(A1B)下区域气候模式(Reg CM3)模拟的黄淮海区域1951—2070年0.25°×0.25°格点气象资料,结合夏玉米主要生育期对温度的需求,构建了黄淮海区域的温度适宜度和变异系数模型,并对1951—2070年黄淮海区域热量资源、夏玉米主要生育期的温度适宜度及其变异系数的时空变化特征进行分析。结果表明:1)黄淮海区域≥10℃积温和80%保证率下日平均温度≥10℃的初日均呈现由北向南依次增加的趋势,且随时间推移,分别呈增加和提前趋势。2)黄淮海区域夏玉米播种—出苗期的温度适宜度随时间整体呈逐渐上升的变化趋势、其变异系数随时间呈降—升—降的变化趋势;出苗—抽雄期的温度适宜度随时间呈先降后升的变化趋势、其变异系数呈降—升—降—升的变化趋势;抽雄—成熟期的温度适宜度空间上呈现2010年前北低南高、未来情景下中部低四周高的分布趋势,时间上呈2010年前稳定、未来情景下先降后升的变化趋势,其变异系数呈相反变化趋势;3)黄淮海区域夏玉米温度适宜度及其变异系数从播种—出苗期—出苗—抽雄期—抽雄—成熟期均呈反相位的变化关系。     

广西官村岩溶溪流中生物地球化学控制的DIC和NO3-昼夜变化研究

为了解岩溶区控制溪流中溶解无机碳(DIC)和NO_3~-昼夜变化的生物地球化学过程以及DIC和NO_3~-日变化量,于2014-07-22~2014-07-24期间,在广西壮族自治区融安县官村溪流中包括地下河出口(CK)和下游雷崖村(LY)设置两个监测点同时对水体物理化学参数以及C、N同位素(δ~(13) CDIC、δ~(15) N-NO_3~-和δ~(18) O-NO_3~-)展开了为期2d的高分辨率昼夜监测采样工作。结果发现CK点各物理化学参数没有表现出昼夜变化,但是LY点Ca2+、DIC以及PCO2表现出明显的昼夜变化规律,即白天下降夜间上升且与DO和pH表现出明显的负相关关系。相对于CK点,在白天水生光合生物光合作用导致LY点DIC下降的同时δ~(13) CDIC上升,而在夜间呼吸作用导致LY点DIC上升的同时δ~(13) CDIC下降且部分时间段要低于CK点δ~(13) CDIC值。溪流中的NH4+在监测期间基本上都在下降而NO_3~-离子在夜间和上午时间段都在上升,δ~(15) N-NO_3~-却表现出下降的趋势,且比较接近δ~(15) N-NO_3~-初始值,而NO_3~-离子在下午时间段出现下降的趋势。结果表明溪流中DIC昼夜变化主要受到水生植物的光合作用和呼吸作用控制,且通过质量平衡方程计算得知溪流中由于光合作用吸收无机碳而转为有机碳的量为0.94kgC/d,这部分有机碳可以形成相对长期稳定的自然C汇。溪流在夜间和上午时间段发生了N的硝化作用,增长量为2.08kgN/d,但在下午时间段(12:00~18:00)发生了N的同化作用,损失量为0.42kgN/d。溪流输出的NO_3~--N的量为1.66kgN/d,表明在富碳、富钙的岩溶溪流中,有利于水生光合生物的生长,促进N的同化作用的发生,从而减少溪流输出NO_3~--N的量,说明岩溶区溪流N的生物地球化学过程可能在昼夜尺度上改变水质。     

总电子含量赤道异常变化特性分析

利用国际GNSS服务组织提供的总电子含量格网数据,从全球角度分析了电离层赤道异常的变化规律,并结合相关研究结论做了比较分析。首先,利用2011年3月21日(春分)的总电子含量格网数据分析了电离层赤道异常区域随时间变化的规律;然后,利用2000—2012年的总电子含量格网数据和太阳黑子数据,统计分析了120°E上空电离层赤道异常出现的地理纬度和强度的变化规律,并以2002年(太阳活动高年)和2008年(太阳活动低年)为例做了进一步分析。结果发现:电离层赤道异常区域随太阳直射点位置的变化,自东向西移动,分布在地磁赤道的两侧,具有南北半球的非对称特性;电离层赤道异常出现在当地时间T 12:00:00—T 16:00:00,日落后持续2~3h;电离层赤道异常峰值强度与太阳活动强度存在正相关关系;电离层赤道异常具有明显的季节变化规律,表现出了"半年度异常"和"冬季异常"现象。     

变化环境下石羊河流域年径流频率计算

受气候变化与人类活动的影响,水文序列一致性遭到破坏,传统的频率计算方法受到挑战。针对石羊河流域8条河流年径流量序列,在基于水文变异诊断系统进行变异分析的基础上,采用条件概率分布法和混合分布法进行了变化环境下的年径流频率计算。结果表明,石羊河流域年径流量序列以向下跳跃变异为主,变异年份多集中在1960年附近;变异序列的两种分布均通过K-S检验,最优分布的拟合效率系数均大于0.97;对比由考虑变异的理论分布与不考虑变异的一致性P-III型分布确定的设计年径流量,当设计频率高于90%时,大靖河与西营河的设计年径流量值相差较大。因此,石羊河流域新建水利工程的规划设计,应适当考虑水文资料的变异特性,选择合理的频率分析方法确定设计年径流量。     

珠江流域降水集中度时空变化特征及成因分析

基于珠江流域内43个常规气象站点1960~2012年的逐日降水资料,计算了流域内各站点长期降水集中度(LCI)和逐年降水集中度(ACI);采用Mann-Kendall趋势检验法和Sen’s坡度检验法检测ACI时间上的变化趋势;同时采用反距离权重插值法(IDW)对LCI的区域特征和ACI的变化趋势进行空间插值以分析降水集中度的时空分布规律;采用随机森林(RF)算法对降水集中度的影响因子进行重要度分析。结果表明:(1)珠江流域逐年降水集中度ACI的年际变化不明显,东南部呈上升趋势,西北部呈下降趋势;(2)珠江流域西北部长期降水集中度LCI值偏小,即降水分布较平均;东南部长期降水集中度LCI值偏大,即降水较集中,表明该地区降水极值情况发生的几率相对较高,该空间分布趋势可能是受距离海洋的远近及海拔的影响;(3)众多气候影响因子中,东亚夏季季风(EASMI)对珠江流域的降水集中度影响最明显。     

莱州湾拟哲水蚤Paracalanus sp.发育期丰度组成和个体大小季节变化

拟哲水蚤是莱州湾桡足类中周年出现的优势种;是上层鱼类幼鱼早期开口饵料的重要贡献者;掌握其种群动态分布特点;有利于了解湾内生物环境状况、次级生产力生产水平。基于2011年5月至20 12年4月采集的浮游生物资料的分析结果显示;莱州湾拟哲水蚤的发育期丰度组成和个体大小均表现了明显的季节变化。调查季节中;4-6月以成体居多;其他季节以桡足幼体CⅢ-CⅤ较多;其中10-11月和3月主要由后期桡足幼体CⅣ和CⅤ期构成。成体中以雌体为主导;雌/雄比介于1.46~9.62;该比值在3-4月最低;10-11月最高。拟哲水蚤各期桡足幼体和成体个体大小以4-5月最大、8月最小;并与水温表现出明显的负相关。拟哲水蚤桡足幼体和成体的总生物量月变化与丰度变化相同;即以8月值最高;3-5月值最低;月均值为2.69 mg/m3（以碳计）;日生产力估算值为0.74 mg/（m3·d）（以碳计）。由上述结果;推测莱州湾拟哲水蚤的种群结构周年变化主要可分3个阶段;4-6月是莱州湾拟哲水蚤开始繁殖期;7-8月为种群数量快速增长期;9月之后为种群增长相对停滞期。     

中国沿海多鳞四指马鲅(Eleutheronema rhadinum)与四指马鲅(E. tridactylum)形态与遗传位点差异分析

多鳞四指马鲅(Eleutheronema rhadinum)与四指马鲅(Eleutheronema tridactylum)是四指马鲅属(Eleutheronema)中的名贵经济鱼类,具有良好的养殖开发前景。本文对中国沿海多鳞四指马鲅与四指马鲅群体的26个形态特征值进行了多变量比较分析,提取了7个主成分,累计贡献率达到91.112%,前三个主成分贡献率分别为28.759%、21.467%、15.469%。多鳞四指马鲅与四指马鲅形态差异主要体现在头背部、尾柄部、背腹轴及头尾轴的特征。利用4个形态学参数建立了2群体判别公式,综合判别准确率高达100%,可作为多鳞四指马鲅与四指马鲅物种资源的初步判定方法。另外,利用简化基因组测序开发出多鳞四指马鲅与四指马鲅SNP标记69207个、In Del标记12884个,丰富了四指马鲅属鱼类遗传结构研究数据。本研究为进一步开展四指马鲅数属物种资源评估与保护、选育、功能基因研究提供基础资料。     

白令海夏季浮游植物的群落结构与时空变化

通过1999年和2010年夏季同期7月在白令海(169°E~166°W,50°N~67°N)获取的94份浮游植物样品分析,获得了近十年的始末两个时间节点的浮游植物群落结构与时空变化,探讨了浮游植物群落动态及其与环境因素的关联。研究结果显示,共鉴定浮游植物(>10μm)5门58属153种,分为3个生态类群。硅藻是浮游植物的主体,种类多丰度高,占总种类数目的66.7%,占总丰度的95.2%。鉴于样品属性和空间范围的不同,物种组成有细微差别,丰度有较大差异且空间分布明显不同,高丰度区受控于上层营养盐供给和表层环流系统。优势种从北方温带大洋性硅藻演变为广温广盐性与冷水性硅藻,1999年以西氏新细齿状藻为第一优势种,柔弱伪菱形藻次之;2010年以丹麦细柱藻为第一优势种,冷水性的诺登海链藻次之并在陆架和陆坡占优。浮游植物群落结构较为稳定,由深水群落和浅水群落组成。深水群落分布于太平洋西北部和白令海盆,种类组成以温带大洋性的西氏新细齿状藻、长海毛藻、大西洋角毛藻和广布性的菱形海线藻、扁面角毛藻、笔尖根管藻为主,丰度低,种间丰度分配均匀,优势种多元化,物种多样性高;浅水群落分布于白令海陆坡和陆架,主要由冷水性的诺登海链藻、叉尖角毛藻、聚生角毛藻和广布性的丹麦细柱藻、旋链角毛藻组成,丰度高,种间丰度分配不均匀,优势种突出,物种多样性低。白令海夏季浮游植物种类组成及丰度变化直接受控于表层环流、营养盐、春季冰缘线等环境因素。