北京大学综合自然地理学研究的发展与贡献

北京大学的综合自然地理学缘起于1952年全国院系调整时在本校设置的自然地理学学科,在半个多世纪的发展历程中,经历了学科初创和完善等阶段,逐渐形成了面向学科前沿和国家需求的综合自然地理学学科体系。针对日趋严峻的气候变化、资源环境和社会经济发展问题,北京大学综合自然地理学在陆地表层过程及机理、土地利用/覆被变化及其生态环境效应、生态系统服务与人类福祉、生态风险评价与安全格局构建、自然地域系统划分等方面进行了开拓创新,取得了丰硕成果,引领了中国综合自然地理学的发展。展望未来,北京大学综合自然地理学将持续进行水、土、气、生等自然地理要素与过程的综合研究,认识人类活动与全球环境变化对主要自然地理过程和格局的影响机理,通过构建观测数据与地表系统模型融合系统,定量评估要素与过程耦合的区域资源环境效应及其对社会经济的影响,在生态文明建设、主体功能区划、国土开发整治和流域综合管理等国家战略服务方面做出更大贡献。     

一次积层混合云增雨作业天气条件分析和雷达回波效果检验

利用多普勒天气雷达数据、常规气象资料和地面降水资料等,对2013年5月8日山东泰安地区一次积层混合云人工增雨作业天气条件和作业效果进行综合分析。分析天气背景条件是否有利于开展增雨作业,采用催化前后作业云与对比云对比分析的方法,讨论依据雷达回波参量的变化来分析判断催化作业效果和催化时机的途径,并配合地面降雨量来佐以说明。结果表明:1)本次增雨作业有良好的天气形势、水汽及动力条件。2)播云作业产生了一定的正效果,且在作业后12 min即开始显现。作业后作业云雷达回波参量值明显增大,对比云增大率远小于作业云;作业云回波顶高、回波体积、最大反射率因子、垂直累积液态水含量、降水通量对对比云的正偏离也明显增大,增大率分别为200.0%、288.2%、29.4%、65.0%以上和384.8%。3)作业后地面影响区雨量增幅较大,增雨效果持续3 h,小时雨量明显高于对比区的。4)最佳增雨作业时机应比原作业时间提前12 min。5)将新一代天气雷达回波分析和常规天气分析相结合,有利于提高人工增雨作业及其效果评价的科学性和准确性。     

海底沉积物声速经验方程的分析和研究

比较国内外主要研究者提出的海底沉积物声速单参数、双参数和多参数预报经验方程的物理意义和适用性,提出了孔隙度-含水量预报海底沉积物声速新的双参数公式,该式避免了单一参数预报声速经验方程和某些双参数公式中物理意义不明确以及多参数方程复杂性及对提高预报计算能力效果不显著之处.基于理论分析,改进孔隙度-含水量双参数计算公式得到的通用模型具有明确的物理意义,可以通过修改参数适用于不同海域的声速预报,提高了泛化能力,扩大了适用范围.通过对孔隙度、含水量等物理参数的权值分析研究,更加明确了孔隙度是影响海底沉积物声速大小的最关键参数.用台湾海峡北部、南海海域、珠江口大陆架三处的海域沉积物测量数据比较了不同模型,验证了本模型的优越性.     

Wave run-up on cylindrical and cone shaped foundations for offshore wind turbines

During the last decade, several offshore wind-farms were built and offshore wind energy promises to be a suitable alternative to provide green energy. However, there are still some engineering challenges in placing the foundations of offshore wind turbines. For example, wave run-up and wave impacts cause unexpected damage to boat landing facilities and platforms. To assess the forces due to wave run-up, the distribution of run-up around the pile and the maximum run-up height need to be known. This article describes a physical model study of the run-up heights and run-up distribution on two shapes of foundations for offshore wind turbines, including both regular and irregular waves. The influence of wave steepness, wave height and water depth on run-up is investigated. The measured run-up values are compared with applicable theories and previous experimental studies predicting run-up on a circular pile.     

福建出现秋台风前期几个物理因子特征

通过分析福建省出现秋台年与无秋台年夏季几个物理因子的变化，得出如下结论(1)有秋台年夏季东亚500hPa高度距平场呈现“－＋－”的分布特征，无秋台年东亚500hPa高度距平场呈“＋－＋”的分布.(2)有秋台年夏季副热带高压较活跃，北进南退的步伐较大，而无秋台年只在秋季的回跳速度快.(3)拉尼娜事件开始年份可能会出现秋台风，同时有秋台年夏、秋季海温距平分布是赤道中、东太平洋为负的海温距平，西、北太平洋为正海温距平，无秋台年份海温的分布形态与此刚好相反．     

海洋环流和潮,余流数值计算中海区内较小尺度建筑物的一种处理方法

在海洋流场数值计算中，当流场中建筑物尺度相对平面网格步长太小时，计算中难以引进其作用，在所得计算结果中难以反映其影响。本文依据流量连续、能量守恒规律，通过水力学物模实验，求得建筑物存在情况下的谢才系数Ｃ，解决了计算中的难题。     

Physical Properties and their Relationship to Texture and Consolidation Effects in Pliocene-Quaternary Sediments from Madeira Abyssal Plain

Multi-sensor core logger data and index properties were measured onboard the JOIDES resolution during ODP Leg 157 and compared with grain size distribution and carbonate contents measured in the on-shore laboratory. Cored sediments are similar in grain size, but very variable in carbonate content. Magnetic susceptibility clearly defines the volcanic turbidite layers, whereas GRAPE density and acoustic velocity help to define the coarser (silty) bases of some organic or calcareous turbidite layers. Index properties are mostly controlled by consolidation effects.     

1930s-2000年广西地区石漠化分布的变迁

根据民国时期《广西省各县石山林木保护办法》中对石山的定义,对应目前石漠化等级划分方法,把该时期的石山区解读为轻度及以上石漠化分布地区.通过对1930s国民政府参谋本部陆地测量总局编绘的1:10万广西省地形图上所绘石山范围进行数字化,并与2000年广西壮族自治区石漠化分布现状图进行比较,揭示了近70年来广西地区石漠化分布在空间上的变化.研究表明:① 1930s广西地区轻度及以上石漠化面积为31922.25 km²,比2000年的27123.21 km²多出4799 km²,说明民国时期广西地区轻度及以上石漠化土地分布范围比当代的大,但在空间变迁上表现出此增彼减的变化特点;② 2000年的数据中有47个县石漠化面积比1930s的少,减少的总面积为9045.5 km²,集中分布在广西西部和中部,都安瑶族自治县的变化最明显,近70年内减少了894.8 km²;③ 2000年有30个县的石漠化面积比1930s的多,共增加了4246 km²,集中分布在广西东北部,其中全州县增加了556.55 km².     

自然地理学综合研究理论与实践之继承与创新

自然地理综合研究是指将陆地表层地貌、气候、水文、植被、土壤等基本要素融为一体,研究各要素之间总的联系,研究单个要素及其周围现象之间的联系,从而揭示出陆地表层要素相互作用的过程及其形成的格局。这是认识自然地理环境形成和发展的根本途径。地理学家郑度先生,在自然地理综合研究的理论与实践的长期探索中取得开拓性成果,是当代自然地理综合研究的引领者之一。他在青藏高原自然环境的地域分异与格局研究中,构建了高原山地垂直带谱系统,阐明了高海拔区域三维地带性规律,揭示出高原独特的地生态现象及其空间格局,证实并确认高原寒冷干旱的核心区域,提出了青藏高原自然地域系统方案;在自然地域系统综合研究中,建立了适用于山地与高原的自然区划原则和方法,提出中国生态地理区域系统的新方案;在生态建设领域,强调要重视地域分异和尊重自然规律,指出干旱区土地和水资源的开发利用要重视区域发展和环境的协调;基于人类与自然界和谐的理念,他积极推动区域发展中环境伦理的研究和应用。本文回顾分析郑度先生半个多世纪以来,在自然地理学综合研究的理论与实践成果,力图从中参悟郑度先生自然地理综合研究的系统性思想以及开拓进取、探索创新的科研方法。