藻型湖区氧化亚氮排放特征及其影响因素

湖泊等内陆水体是大气N₂O潜在的重要排放源,也是全球N₂O收支估算的重要组成部分。目前全球湖泊普遍面临富营养化和蓝藻暴发等问题,明晰藻型湖泊N₂O排放强度及其环境影响因子对准确估算湖泊N₂O排放和预测其未来变化至关重要。本研究选择太湖藻型湖区为研究对象,同时选取人为活动影响较小的湖心区作为对比区域,基于2011年8月至2013年8月为期2年的逐月连续观测,探讨藻型湖区N₂O排放特征及其影响因素。结果表明,藻型湖区呈现极强的N₂O排放,其排放通量为(4.88±3.05) mmol/(m²·d),是参考区域(湖心:(2.10±4.31) mmol/(m²·d))的2倍多。此外,在藻型湖区中不同点位N₂O排放差异显著,受河流外源输入影响,近岸区是N₂O的热点排放区,其年均排放通量高达10.93 mmol/(m²·d)。连续观测表明N₂     

Generalized flux law,with an application

A generalized flux law, which can specialize into power‐ and diffusive‐type flux laws, is proposed. When coupled with the continuity equation, a generalized flow equation is the result. The generalized equation specializes into several cases, one of which is the kinematic wave equation. By applying the generalized flow equation and its variants to flow routing in two rivers, the usefulness of the generalized flux law is evaluated. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

乌江磷浓度与通量变化及来源解析

磷(P)是长江流域备受关注的污染物。乌江是长江八大支流之一,位于三峡水库近库尾江段。武隆断面是乌江入长江控制断面。对1998—2019时期武隆断面径流量、悬浮泥沙浓度(SS)与输沙量、磷浓度与通量(包括总磷(TP)、溶解态磷(DP)和颗粒态磷(PP))年际变化及季节特征进行研究,并基于河流基流分割原理对磷的来源进行了解析。结果表明,(1)1998—2019年,乌江武隆断面径流量在一定幅度内上下波动,而悬浮泥沙浓度和输沙量下降剧烈。(2)22年来,乌江TP和DP浓度与通量总体上呈先升高后下降的趋势,2009—2013年为磷污染峰值期,TP和DP浓度与通量远高于其它时期。(3)2007年是一个重要的时间节点,该节点前,TP的赋存形态以颗粒态为主,颗粒态磷在总磷中的占比均值为65%;该节点后,TP的赋存形态转变为以溶解态为主,颗粒态磷占比均值下降为16%,相应地,溶解态磷占比由35%上升为84%。水沙条件改变是磷形态发生显著变化的主要驱动力,磷污染程度亦是磷形态变化的重要影响因素。(4)磷通量在年内的季节分布发生了显著变化,丰水期磷通量减少,枯水期磷通量增加。(5)1998—2012、2009—2013和2014—2019年3个时期点源负荷占比分别为23.5%、36.8%和62.1%,呈增加趋势。(6)建议制定适宜的总磷控制目标,结合目前所存在的磷污染风险点,进一步强化监管,侧重源头治理。     

长江河流入海泥沙通量的探讨

由于目前水文站在精确测量河流泥沙的方法上还存在缺陷,使用的方法还无法抓住‘沙峰’,故有理由提出过去在计算长江入海泥沙通量上总体是偏低的。依据水沙关系模型,对过去近40年来大通水文站提供的泥沙实测值和公布值做了计算,并在此基础上作了修正。结果表明,除了20世纪50年代模拟值略偏低外,60年代可达到约5-9亿t,70—80年代有所回落,在5-6.4亿t之间,这与20世纪50年代上游植被保存较好,而60年代则破坏较大,70—80年代又有所改善的背景基本一致。     

南极海冰快速下降历史事件的时空特征分析

卫星记录以来,南极海冰范围发生5次快速下降事件,研究这5次事件的时空特征,对进一步认识海冰快速下降事件的物理机制具有重要意义。基于海冰范围和海冰密集度的卫星数据,从时间和空间两个维度总结5次南极海冰快速下降事件的特征,再结合大气和海洋各项环境因素的再分析数据,探讨海冰快速下降的影响因素及其驱动过程。结果显示:南极海冰快速下降的空间分布存在季节性差异, 2021年8～12月以及2016年8～12月的春季南极海冰快速下降由别林斯高晋海、威德尔海、印度洋和西太平洋区域的海冰减少所主导; 2010年12月至2011年4月以及1985年12月至1986年4月的夏季南极海冰快速下降由威德尔海、罗斯海沿岸和西太平洋区域的海冰减少所主导;2008年4～8月的冬季南极海冰快速下降则由别林斯高晋海和西太平洋的部分区域的海冰减少所主导。探究影响海冰的环境因素发现,海表面温度和海表面净热通量对海冰减少的热力效应影响具有区域性差异。此外,南极海冰快速下降受阿蒙森低压的影响,相应的海表面风异常既通过经向热输运的热力效应导致海冰减少,也通过风的动力效应驱动海冰漂移使得海冰密集度降低。     

煤田火区碳排放量计算模型和关键参数研究

完善碳排放清单,是进行减排工作的基础,为了查明煤田火区对大气碳排放的贡献量,以煤氧复合作用学说为理论基础,从不同的研究思路出发,提出了烧失煤量法和排放通量法两种火区碳排放量计算模型。在明确模型中关键参数“释放因子”“排放系数α”“排放通量”“排放系数β”的具体含义的基础上,重点对各参数所对应的获取途径进行了研究论述：(1)释放因子通过在室内进行煤自燃模拟实验得出;(2)排放系数α通过煤岩吸附实验结合火区实地勘测得出;(3)排放通量通过对火区现场煤自燃气体排放及环境因素的实时监测得出;(4)排放系数β通过对遥感图像裂隙信息的提取得到。上述两种计算模型在我国乌达实验区进行了实际应用,并对其可实现性进行了检验。     

陇东黄土高原下垫面不均匀性指标的建立及其对大孔径闪烁仪(LAS)观测感热通量的影响

目前定量研究下垫面不均匀性对大孔径闪烁仪(LAS)、涡动相关仪(ECS)观测感热通量差异的影响还比较少.本文利用黄土高原庆阳观测站2012年6、7月典型晴天两主风向范围E-SE和SW-W的陆面过程数据,在建立了下垫面不均匀性定量化指标的基础上,分析了下垫面不均匀性与地表温度变率的关系及其对LAS、ECS观测感热通量差异的影响.结果表明:庆阳站下垫面不均匀性大小η和地表温度变率г具有很好的相关性,相关系数达到0.566以上,证明了新建立指标的合理性.下垫面不均匀性大小η和LAS、ECS观测的感热通量差异HLAS-HECS具有很好的一致性,相关系数达到0.634.下垫面不均匀性对LAS和ECS的感热通量差异影响显著,下垫面越不均匀LAS和ECS测量的感热通量差异越大.对两主风向分别进行分析,在E-SE风向范围η和HLAS-HECS的相关系数为0.430,HLAS和HEC拟合的线性趋势系数为1.279,在SW-W风向范围η和HLAS-HECS的相关系数为0.680,HLAS和HEC拟合的线性趋势系数为1.297.下垫面不均匀性的影响程度越大,LAS和ECS观测的感热通量差异越大.     

Sediment yield of the lower Tana River,Kenya, is insensitive to dam construction: sediment mobilization processes in a semi‐arid tropical river system

Dam construction in the 1960s to 1980s significantly modified sediment supply from the Kenyan uplands to the lower Tana River. To assess the effect on suspended sediment fluxes of the Tana River, we monitored the sediment load at high temporal resolution for 1 year and complemented our data with historical information. The relationship between sediment concentration and water discharge was complex: at the onset of the wet season, discharge peaks resulted in high sediment concentrations and counterclockwise hysteresis, while towards the end of the wet season, a sediment exhaustion effect led to low concentrations despite the high discharge. The total sediment flux at Garissa (c. 250 km downstream of the lowermost dam) between June 2012 and June 2013 was 8.8 Mt yr^‐1. Comparison of current with historical fluxes indicated that dam construction had not greatly affected the annual sediment flux. We suggest that autogenic processes, namely river bed dynamics and bank erosion, mobilized large quantities of sediments stored in the alluvial plain downstream of the dams. Observations supporting the importance of autogenic processes included the absence of measurable activities of the fall‐out radionuclides ⁷Be and ¹³⁷Cs in the suspended sediment, the rapid lateral migration of the river course, and the seasonal changes in river cross‐section. Given the large stock of sediment in the alluvial valley of the Tana River, it may take centuries before the effect of damming shows up as a quantitative reduction in the sediment flux at Garissa. Many models relate the sediment load of rivers to catchment characteristics, thereby implicitly assuming that alterations in the catchment induce changes in the sediment load. Our research confirms that the response of an alluvial river to external disturbances such as land use or climate change is often indirect or non‐existent as autogenic processes overwhelm the changes in the input signal. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

木卫二尾迹的数值模拟

木卫二在木星磁层中运动,与快速共转的木星磁场相互作用形成木星极光中木卫二的尾迹,此尾迹反映了连续扰动的磁通量管对木星电离层电流注入的过程.本文应用细丝理论对此过程进行数值模拟,未扰动的上游磁通量管经过大约720 s的时间与木卫二作用形成角度约为4°且相对于木卫二静止的拉伸磁通量管,随后在磁张力的作用下加速运动.在随后大约2160 s的加速时间内,磁通量管的速度逐渐与背景磁力线接近,向木星电离层注入的电流也由9×10⁵A逐渐衰减至0.以1/e初始电流处认为是可观测的木卫二尾迹限度,则木卫二的尾迹仅大约有一至两个经度,这与哈勃望远镜观测到的木卫二尾迹大小大致相同.木卫二尾迹与木卫一尾迹相比,输送的能量约为2.3×10¹³J,仅有木卫一的1/10,导致尾迹长度远小于木卫一的尾迹长度.此外,模拟过程中发现木卫二下游的压力槽对磁通量管运动的影响很小,可以忽略.