硫酸型酸雨参与碳酸盐岩溶蚀的研究进展

碳酸盐岩的H2CO3溶蚀产生岩溶碳汇,占整个岩石风化碳汇的 94%。西南岩溶区硫酸型酸雨严重,硫酸型酸雨广泛参与碳酸盐岩的溶蚀。H2SO4参与的碳酸盐岩风化是一个大气CO2净释放过程,具有减汇作用巨大。另一方面,岩溶区石灰土壤和地下水具有较高的pH值及盐基饱和度,对H+有巨大的缓冲作用,大气酸沉降在碳酸盐岩地区可能并不会造成地下水的HCO3-和pH降低;相反,较高浓度的SO42-所产生的盐效应和SO2-4与各种阳离子形成的离子对会增大方解石、白云石溶解度,可增强H2CO3对碳酸盐的溶蚀,这可能会使岩溶作用产生更大的碳汇效应。因此,硫酸型酸雨参与碳酸盐岩风化的减汇效应不仅可能被高估,硫酸型酸雨还可能增强碳酸盐岩的H2CO3溶蚀,具有增加岩溶碳汇效应的作用。应结合石灰土壤对大气酸沉降的缓冲容量和阈值及大气酸沉降的H+与土壤中盐基离子的交换量,并综合考虑盐效应、离子对作用、同离子效应,客观评价硫酸型酸雨流经石灰土壤层后对碳酸盐岩溶蚀吸收大气/土壤CO2的影响      

成都市近地表大气尘的矿物学特征及其环境指示意义

通过对成都市近地表大气尘X射线衍射、电镜扫描分析等研究显示:其主要由石英、长石、伊利石、绿泥石、方解石、石膏等矿物组成;就其形状看有致密的不规则粒状、片状单矿物、不规则粒状聚合体、浑圆形球状飘珠、聚合体放大观察可见片状的粘土矿物和细小的粒状单矿物,偶见藻类;矿物形貌特征及矿物组成空间分布特征的研究显示:球形状飘珠及伊利石、绿泥石、石膏的空间分布特征与工业布局和表层土壤的pH值密切相关,成都市近地表大气尘主要为地表扬尘和工业烟尘的混合物;与土壤的矿物组成比较可见,近地表大气尘重金属污染除土壤贡献外,还有其他污染贡献;石膏在本次研究中平均含量高达8.2%,推测可能成为成都市往年燃煤量大而无明显酸雨现象的原因之一。     

京九铁路江淮段降水型路基坍塌的地质、降水条件分析

京九铁路是新开辟的连接北京和香港九龙的南北大动脉,1996年9月正式通车。其中江淮段指淮河与长江之间的 306.1 km区段,自河南淮滨站至湖北蕲春站。由于沿线地形复杂,降水强度大,路基坍塌成为安全运行的主要危害。据统计,1997－2007年间,发生各种坍塌灾害455次,毁坏路段总长约53 000 m。运用京九铁路江淮段地质资料、1997－2007年 11 a间所发生的路基坍塌资料和铁路沿线10个气象站雨量实况资料,对京九铁路江淮段地质地岩状况进行了分类,分级处理了不同地质条件下路基坍塌的发生频次和强度,详细分析了路基坍塌发生前24～72 h雨量,得到诱发京九铁路江淮段路基坍塌灾害的地质条件和降水阀值,并对各种不同地质条件下发生路基坍塌的降水阀值及其超过阀值后灾害次数上升情况进行评述,绘制出京九铁路江淮段路基坍塌易发程度等级分区图,提出了相应的处治方法和系统图。可见不利地质条件与强降水共同作用是导致某些路段路基集中坍塌的根本原因。     

大气折射指数的结构参数与北方5～9月降雨的强相关现象

基于中荷合作项目建立关于荒漠化和粮食保障的中国能量与水平衡监测系统(CEWBMS),在国家卫星气象中心和国家林业总局的支持下,乾安大孔径闪烁仪于1999年10月安装并正式运行.利用2000-2005年5～9月大孔径闪烁仪(LAS)观测的大气折射指数的结构参数Cn2,采用独立性检验,证实了Cn2的高低与未来32h是否出现降雨(晴雨)存在显著相关关系.结合乾安气象站的有关气象观测数据,初步选择Cn2白天值以及夜间值以Cn2的24 h变量作为预报依据,建立基于Cn2预报未来32h晴雨的预报流程;并利用2006年Cn2的观测数据,依照预报流程对2006年进行了回报预报试验,正确率为42/47.     

青藏高原大地形对华南持续性暴雨影响的数值试验

利用新一代中尺度数值预报模式WRF3.2及NCEP/NCAR 逐日4次1°×1°的FNL再分析资料,通过有、无青藏高原以及将高原高度降低到临界高度的数值试验,研究了青藏高原大地形对我国华南地区2010 年5 月一次持续性暴雨过程的影响。试验结果表明:高原大地形对降水的影响显著,随着高原高度的升高,降水增多,高原以东地区的雨带也由北向南移动;高原地形的机械阻挡作用使迎风坡一侧的近地面层附近为强上升运动,背风坡为下沉运动,并分别对应降水的峰值和谷值区;高原对西风气流的爬流、绕流作用明显,高原升高后爬坡作用减弱,以绕流作用为主;高原的加热作用使气流过高原时南支减弱,北支加强,并加强了高原及其东部地区低层的正涡度和高层的负涡度,使高原上空为强烈的上升运动;高原的热力作用使西太平洋副热带高压位置偏南、偏西并稳定维持;高原大地形对形成稳定的高原季风环流圈有重要作用;高原地形高度的作用有利于定常波的形成,波动中心对应强上升运动,形成降水的大值区,稳定维持的定常波使得降水持续集中在同一地区,造成持续性暴雨。     

表层岩溶带土壤温度和体积含水率对夏季暴雨事件的响应

为揭示表层岩溶带土壤温度和体积含水率对暴雨事件的响应机制,利用HOBO土壤温度和体积含水率监测仪,连续监测2014年7-8月20 cm和70 cm土壤温度与体积含水率。结果表明:研究区域20 cm土壤温度呈日变化,这种日变化格局主要受到大气温度日变化的影响,70 cm土壤温度总体上呈上升趋势,主要受到夏季大气环流使气温升高的影响。夏季暴雨事件降低了20 cm深度的土壤温度、增加其土壤体积含水率,并且导致70 cm处土壤温度先增高后降低、土壤体积含水率升高。土壤体积含水率较低情况下,暴雨事件使得浅层较高温度土壤水快速向下移动引起升温,而后土壤体积含水率到达一定阈值后,便能够快速响应降水事件。研究表明,岩溶地区不同深度土壤温度和体积含水率受到夏季降水事件的影响存在差异。浅层土壤能够快速的响应暴雨事件,深层土壤温度和体积含水率对暴雨事件的响应不仅受到降水量阈值的影响,而且也受到表层土壤温度和体积含水率的制约。      

湖北省夏季不同阶段强降水及其大气低频特征

利用1961-2014年湖北省68站逐日降水资料和美国国家海洋和大气管理局环流资料,对比分析了湖北省夏季梅雨期和盛夏期低频强降水事件的基本特征、大气环流形势和低频信号传播特征。结果表明:(1)湖北省夏季降水存在显著的准双周低频周期。(2)相较于盛夏期,梅雨期低频强降水事件次数多,强度强。(3)梅雨期和盛夏期低频强降水事件发生期间的环流形势有着显著的差异。梅雨期,对流层中层东亚沿岸为南北向的波列分布,低层受强索马里越赤道气流和副热带高压外围西南气流共同影响,水汽条件好,东亚存在鞍型场,流场变形,利于形成中尺度气旋系统;盛夏期,对流层中层为欧亚波列分布,低层索马里越赤道气流弱,主要受副热带高压外围水汽输送的影响,日本海以西地区有一异常气旋,其西侧的偏北气流与暖湿气流在30°N附近交汇维持。(4)在强降水事件发生前后,对流层低层的低频正涡度传播特征有较大差异,在梅雨期表现为驻波特征,盛夏期传播更为明显,表现为向西、向南向北传播。     

模拟增温和改变降雨频率对干旱半干旱区土壤呼吸的影响

温度和降水是干旱半干旱区土壤呼吸的重要扰动因子,全球气候变化导致的未来干旱半干旱区增温和降水变率增大对土壤呼吸有着重要影响.研究通过人工设置P16×2.5mm、P8×5mm、P4×10mm、P2×20mm、P1×40mm的降雨频率梯度和增温2℃左右的控制试验,探讨不同降雨频率和增温处理对干旱半干旱区土壤呼吸的影响,以及...     

台风“温比亚”引发豫东“18.8”极端降水的特征与成因分析

利用多源气象资料,对台风“温比亚”引发豫东降水的极端性特征及极端降水产生机制进行分析,提炼预报着眼点。此次降水是河南继驻马店“75·8”暴雨之后的又一次罕见特大暴雨,表现为过程雨量极大、破极值站数最多、降水强度极大、强降水时段集中的特征。结果表明：（1）高低空系统耦合为特大暴雨的发生发展创造了良好的环境条件,极端降水的产生主要受台风北侧螺旋云系影响,并有持续不断的强回波单体在同一个地点移动,冷空气与台风环流相互作用是重要的预报着眼点,重点分析台风和副热带高压的相对运动及西风带对台风的引导作用。（2）河南东部水汽输送条件一直处于较好的状态,这是降水维持较长时间的重要因素,急流中心区域和强度的变化对降水量多少有指示意义。（3）豫东地区对流不稳定和斜压不稳定均比较明显,低层MPV1<0、MPV2>0的区域与强降水落区有较好的对应关系。（4）强辐合中心位于台风中心的北侧,降水强度与辐合强度有较好的对应关系,螺旋度大值区分布对强降水的分布区域有较好的指示意义。     

Covariations in oceanic dimethyl sulfide,its oxidation products and rain acidity at Amsterdam Island in the Southern Indian Ocean

Simultaneous measurements of rain acidity and dimethyl sulfide (DMS) at the ocean surface and in the atmosphere were performed at Amsterdam Island over a 4 year period. During the last 2 years, measurements of sulfur dioxide (SO₂) in the atmosphere and of methane sulfonic acid (MSA) and non-sea-salt-sulfate (nss-SO₄ ^2-) in rainwater were also performed. Covariations are observed between the oceanic and atmospheric DMS concentrations, atmospheric SO₂ concentrations, wet deposition of MSA, nss-SO₄ ^2-, and rain acidity. A comparable summer to winter ratio of DMS and SO₂ in the atmosphere and MSA in precipitation were also observed. From the chemical composition of precipitation we estimate that DMS oxidation products contribute approximately 40% of the rain acidity. If we consider the acidity in excess, then DMS oxidation products contribute about 55%.