区域二元碳收支的理论方法研究进展

在全球变化和低碳发展的背景下,区域“自然-社会”二元碳收支成为地理学、环境科学、生态学、经济学及管理学等多学科交叉的研究热点。区域二元碳收支不仅为气候变化背景下“自然-社会”耦合的碳循环压力评估提供了理论基础,而且对推动区域低碳发展和协同减排也具有重要的实践价值。本文从区域系统的角度,提出了区域“自然-社会”二元碳收支的内涵、特征和理论框架;探讨了区域人类活动对二元碳收支的影响机制,阐述了区域不同空间尺度碳收支之间的内在关系;从碳排放、碳吸收、碳流通及碳平衡等角度对当前区域碳收支研究的主要方法特点和应用领域进行了总结和对比;从全球、国家、省级、城市、城区、县域及社区、典型产业及人类活动等不同尺度对近年来区域二元碳收支的国内外研究进行了总结和评述;最后提出了区域碳收支综合研究的重点方向：区域二元碳收支的集成模拟研究,区域碳收支的空间分异规律研究,基于区域碳收支核算的区域横向碳补偿研究,区域碳收支与区域资源环境效应的关系和区域碳收支的综合调控研究。     

锑的地球化学行为以及锑同位素研究进展

火山和成矿地质现象表明硼可以在含水流体和气体中运移,本文应用离子选择电极法测定水热气体中硼的溶解度,以揭示硼的气态迁移能力。使用氟硼酸盐选择电极,测定了经氟硼酸化的硼酸标准溶液和含硼气体凝结水的电位,当硼含量处于地质流体的主要范围内（0.52～524.50 mg/L）时,电极电位与硼浓度的对数呈现出灵敏度很高的能斯特线性关系,标准曲线具有很好的稳定性和重现性。本方法测定硼的检出限为0.13 mg/L,低于饮用水标准规定的硼含量限值,适用于测定水热气体中的硼含量。硼酸挥发实验显示,硼在150℃、0.37 MPa水蒸气中的含量可达0.65%～0.72%,与富硼火山喷气的硼含量相符,显示硼在高温水热条件下可在气相中显著迁移,且H₃BO₃气态分子是硼的主要迁移形式之一。矿床地质特征和实验表明,硼的气态迁移和电气石化与稀有金属型伟晶岩的形成和矿化以及某些热液-气成型Sn-W、Mo矿床和斑岩型Cu、Au矿床的形成密切相关。     

Aquifer storage capacity and maximum annual yield from long-term aquifer fluxes

Long-term time series data of aquifer recharge, groundwater extraction, and discharge are used to estimate aquifer storage capacity and maximum annual yield. Aquifer storage capacity is defined as the maximum volume of water that can be stored in an aquifer. It is estimated using a transient water-balance approach. The maximum annual yield is defined as the maximum combined groundwater extraction plus discharge that can be sustained in an aquifer judged by the historical record of recharge. It is determined according to a graphical mass-curve method. These two quantities are useful in aquifer characterization and groundwater management, the apportionment of groundwater rights and aquifer storage and recovery operations being two frequent applications. Time series data from the Edwards Aquifer, Texas, USA, illustrate the application of the methods presented.

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Résumé Des données sur le long terme de la recharge d’aquifère, de l’exploitation de l’eau souterraine et de la vidange sont utilisées pour estimer la capacité d’emmagasinement de l’aquifère et la capacité annuelle maximum. La capacité d’emmagasinement de l’aquifère est définit comme le volume maximum de l’eau qui peut être emmagasinée dans le réservoir. Elle est estimée en utilisant une approche par bilan hydrologique en transitoire. La capacité annuelle maximum est définit comme la combinaison de l’extraction de l’eau souterraine et de la vidange, combinaison qui peut être jugée durable ou non au regard de l’examen des valeurs de recharge. Elle est déterminée au moyen d’une méthode de courbe des valeurs cumulées. Ces deux quantités sont très utiles pour caractériser les aquifères et pour gérer les eaux souterraines, l’imputation des droits aux eaux souterraines, et du fait que les opérations de recharge des aquifères et de récupération sont très fréquentes. Les données temporelles provenant de l’aquifère Edwards, Texas, USA, illustrent l’application de la méthode présentée.

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Resumen Para estimar la capacidad de almacenamiento de un acuífero y su rendimiento máximo anual, se han utilizado series temporales largas de datos de recarga al acuífero, de extracciones de agua subterránea y de descarga. La capacidad de almacenamiento de un acuífero se define como el volumen máximo de agua que puede ser almacenado en el mismo. Se estima utilizando una aproximación con un balance de agua en régimen transitorio. El rendimiento máximo anual se define como el máximo resultante de la combinación de la extracción de aguas subterráneas y la descarga que puede ser sostenido por un acuífero según los registros históricos de recarga y se define según un método gráfico masa-curva. Estos dos valores son útiles en la caracterización de los acuíferos y en la gestión de las aguas subterráneas, el reparto de los derechos sobre las aguas subterráneas y las operaciones de almacenaje y recuperación de los acuíferos, que son dos aplicaciones frecuentes. Las series de tiempo para el Acuífero Edwards, Texas, USA, ilustra la aplicación de los métodos presentados.

     

A semi-distributed groundwater recharge model for estimating water-table and water-balance variables

A semi-distributed groundwater recharge model is presented, which estimates water-table fluctuation and water-balance variables. The model is expressed by the water-balance concept linking atmospheric and hydrogeological parameters to different water uses (industrial, agricultural, domestic, etc). It was calibrated and validated using 5 years of data collected in the Dogo Plain in Japan. A 3-year dataset, from 2000 to 2002, was used in the calibration, while a 2-year dataset, from 2003 to 2004, was used for the validation. Calibration of the model was achieved by the shuffled complex evolution automatic optimization of model parameters to match simulated results with measured water-table depth. Square roots of relative error (R²) are 0.88 and 0.90 for calibration and validation processes, respectively. Monthly evolution of water storage change was then estimated and the water-table drawdown in different pumping scenarios was simulated. Finally, the groundwater-pumping amount planned by the government for future sustainable groundwater utilization was evaluated. The government-planned groundwater-pumping amount is feasible in most regions while the midstream region should be paid more attention. This study offers a scientific basis to control and prevent depletion of groundwater resources.     

北疆冬季降水异常的环流特征和水汽输送分析

利用1979—2016年北疆冬季49个气象站日降水资料和ERA-Interim再分析资料（0.5°×0.5°),对北疆冬季降水的时空特征、水汽输送及环流形势进行研究。结果发现,北疆冬季降水的水汽输送通道有2条：地中海-黑海-里海-咸海-巴尔喀什湖-北疆为西方路径,红海-波斯湾/里海南侧-巴尔喀什湖-北疆为西南路径,其中以西方路径为主。500 hPa高纬高（低）压、西伯利亚瞬变低压（高压）和伊朗高原脊（槽）的异常活跃促使北疆一致降水偏多（少),500 hPa斯堪的纳维亚半岛正（负）距平、西伯利亚-伊朗高原负（正）距平的活跃和地中海低压槽（高压脊）的异常活跃导致北疆西北部降水偏多（少),500 hPa巴尔喀什湖西南侧西南-东北负（正）距平的活跃和西伯利亚正（负）距平的活跃造成北疆西部降水偏多（少),其中全区降水一致型是北疆降水的主要分布型。     

滇西北高原一次突发性特大暴雨过程水汽输送特征分析

针对滇西北高原华坪县一次突发性特大暴雨天气过程,采用常规计算及数值模拟方法,分析其水汽输送特征。结果表明:中南半岛热带低压及孟加拉湾低压稳定维持为暴雨区水汽输送通道建立提供较好的大尺度环境场;暴雨区存在两条水汽输送通道,孟加拉湾低压东侧偏南气流转向后形成的西南水汽输送与副热带高压南侧偏东气流转向后形成的西南水汽输送,其源地可追溯至南海、西太平洋、孟加拉湾、阿拉伯海等地;水汽输送及水汽辐合主要来自700hPa以下层,其中700hPa与850hPa水汽输送特征与整层水汽输送特征表现一致;数值模拟结果可较好再现暴雨区水汽输送特征,同时发现后向追踪时段内,暴雨区中低层水汽输送起始于该高度层之上,随暴雨发生时间临近水汽输送高度逐渐降低。     

从科学和政策视角看碳预算对全球气候治理的作用

IPCC第五次评估报告进一步阐述和明确了全球平均地表温升与累积CO₂排放之间的近似线性关系。尽管在科学上仍存在一定的不确定性,国际社会对2℃温升目标及所对应的全球累积碳排放空间(即全球碳预算目标)已达成一定的科学认知和政治共识。但如何将碳预算从目标要求转变为各国决策和实际行动,仍是政策制定者们所面临的一个重要问题。在此背景下,提出建立一个有效的碳预算综合管理框架,努力避免人为温室气体排放导致气候系统危害,并利用其科学和政策的双重内涵,来推动谈判进程和加大行动力度,在新型气候治理模式下推动全球减排目标的实现。     

江淮梅雨区1960—2014年夏季极端降水变化特征及影响因素

利用江淮梅雨区66个测站1960—2014年逐日降水数据和同期NCEP/NCAR再分析资料,基于多个极端降水指数,通过趋势分析、EOF分析和合成分析等手段,探究该区夏季极端降水事件的时空变化特征及影响因素。结果表明：(1)夏季极端降水指数以上升为主,显著上升区主要位于东部。(2)夏季极端降水指数第一特征向量呈全“+”分布形态,北部地区更强,第二特征向量呈“西北+东南-”分布形态;第一模态时间系数呈上升趋势,第二模态时间系数变化趋势不明显。(3)在强（弱）夏季极端降水典型年,西太平洋副热带高压位置偏西（东),中纬度地区表现出经（纬）向型环流分布特征,利于（不利于）江淮地区极端降水发生;同时,对流层中、低层上升运动增强（中层气流辐散增强),水汽通量增强、辐合（减弱、辐散),因此,梅雨区极端降水异常增强（减弱)。     

一次东北冷涡背景下的飑线天气过程诊断分析

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR 1°×1°逐6 h再分析资料及FY-2E水汽图等资料,对2016年6月13 14日发生在山东的一次飑线天气过程进行综合分析。结果表明:此次大范围强对流过程是在东北冷涡背景下接连两次飑线影响而产生的,地面中尺度辐合线是触发不稳定能量释放的重要机制;强对流区上空的高CAPE值、中层干冷和低层暖湿的温湿垂直分布及中等以上强度的深层垂直风切变,都是这次强对流发生和维持的有利环境条件;强对流过程的干侵入主要来自于高空冷涡后部的偏北气流,引导冷空气向南入侵,随着干侵入的增强,其前侧的对流也随之增强;水汽图上"暗缝"的移动方向与500 h Pa气流的方向关系密切。     

青藏高原感热气泵影响亚洲夏季风的机制

本文回顾了二十年来关于青藏高原感热驱动气泵(TP-SHAP)及其影响亚洲夏季风的研究进展,并从能量(θ)、位涡—加热(PV–Q)、和角动量守恒(AMC)的不同角度阐述其影响机制。指出高原斜坡上的表面感热加热改变了移向高原的大气质块的能量从而出现垂直抽吸的重要性。强调了高原加热产生的位涡强迫在近地层制造了强度大范围广的、环绕高原的气旋式环流,把丰沛的水汽从海洋输运到大陆,为季风对流降水提供充足的水汽条件。证明高原加热还通过改变其上空的温、压场的结构从而制造出高原上空近对流层顶的绝对涡度和位涡的最小值,在角动量平衡约束下,在亚洲季风区激发出与Hadley环流反向的季风经圈环流,从而为季风发生发展提供了大范围上升运动的背景。文中还对近年来有关青藏高原影响亚洲夏季风机制的讨论进行概述,并展望了未来的研究方向。