2006年川渝地区高温干旱特征及其成因分析

2006年夏季,四川、重庆发生了50年一遇的高温大旱.利用中国730站中川渝地区58个测站2006年1月1日～9月8日的逐日降水、日最高气温和NCEP再分析资料,探讨了这次高温干旱的特征及成因机理,重点分析了西太平洋副热带高压和大陆副热带高压的异常活动以及西风带与热带环流的特征.研究指出,东亚西风带扰动偏弱、偏北,青藏高原低涡活动减弱,使得川渝地区上空长时间受强大的副热带高压控制;2006年夏季副热带高压的加强和维持与菲律宾以东洋面及南海地区的对流加强、孟加拉湾地区降水异常增多导致的加热场异常密切相关.     

鄱阳湖流域赣江(南昌段)沉积物磷赋存形态特征及释放风险分析

本研究采用化学连续提取法,分析赣江南昌段表层沉积物磷赋存形态特征及其生物有效性,并通过等温吸附实验探讨了沉积物磷释放风险。结果显示:赣江南昌段表层沉积物总磷(TP)含量范围为235.21~702.24 mg/kg,均值为522.93 mg/kg,具有较高的空间异质性。所有采样点位中无机磷(IP)均以闭蓄态磷(Oc-P)为主要赋存形态,各形态无机磷含量特征表现为:Oc-P>铁结合态磷(Fe-P)> 碎屑钙磷(De-P)> 自生钙磷(ACa-P)> 可交换态磷(Ex-P)> 铝结合态磷(Al-P);有机磷(OP)以残渣态有机磷(Res-P_o)为主要赋存形态,按活性划分表现为:非活性有机磷(NOP)> 中活性有机磷(MLOP)> 活性有机磷(LOP)。生物有效磷(BAP)含量范围为61.59~218.27 mg/kg,占TP含量的比例为27.07%。BAP总量及占TP的比例均处于较低水平,沉积物内源磷释放风险较低。BAP中Fe-P平均占比为56.72%,表明沉积物磷潜在释放风险主要来源于Fe-P。TP、Fe-P和De-P之间均存在显著相关关系,表明外源输入可能是赣江沉积物磷的主要来源。采样期间赣江南昌段沉积物磷平衡浓度(EPC₀)高于上覆水溶解性活性磷(SRP)浓度,磷吸附饱和度(DPS)均低于沉积物磷大量流失的临界值25%,表明此阶段沉积物磷虽作为上覆水的“磷源”,但出现大量释磷的可能性不高。因此,沉积物内源磷释放引起赣江水体富营养化的风险不高,这意味着赣江水体应更多关注外源输入问题。本研究结果为赣江南昌段水环境的科学管理提供了数据支撑和科学依据。     

过氧化钙在处理厌氧底泥中的应用初探

为改善河道厌氧底质及内源氮、磷等营养盐释放问题,考察对沉水植被恢复的影响,研发可同步解决沉积物供氧和削减内源氮、磷释放的氧缓释材料.实验通过向沉积物-水界面处散点注射不同剂量的过氧化钙(Ca O2),研究界面处溶解氧的动态变化特征及表层沉积物与底层水体之间溶解态氮、磷的交换过程.结果表明:添加Ca O2显著提高了界面处底层上覆水溶解氧浓度,随着Ca O2浓度的增加溶解氧浓度增加,不同处理组之间具有显著差异;Ca O2对沉积物中PO3-4-P释放具有明显的抑制作用,且随Ca O2浓度的增加抑制效果愈加明显,上覆水中可溶性活性磷浓度最大可削减98%.实验开始时,磷释放速率可降至-241.916±22.501 mg/(m2·d),降幅最高可达到144%;Ca O2对沉积物NH+4-N释放的抑制效果不佳,上覆水中NH+4-N浓度随着时间的变化波动性较大,且有逐渐增大的趋势.另外,添加Ca O2会显著提高底层上覆水p H值,不同处理组之间差异显著,但当Ca O2投加量小于0.529 kg/m2时,不会对苦草种子的萌发生长有显著影响,p H值波动在可接受范围内(7.62~10.87).因此,结合污染沉积物的状况,适当地投加Ca O2有望同步解决底质厌氧、内源磷释放及后期沉水植被定植底质生境改善的问题,可推荐为一种黑臭污染底泥治理技术在实际的河道生态工程中应用,其适宜浓度为0.176 kg/m2左右.     

Potential Vorticity Structure and Inversion of the Cyclogenesis Over the Yangtze River and Huaihe River Valleys

In this paper, the potential vorticity structure and inversion of the cyclogenesis over the Yangtze River and Huaihe River valleys during 21 23 June 2003 are investigated with a potential vorticity （PV） framework. The cyclogenesis is manifested by a lower-tropospheric PV anomaly over the Yangtze River and Huaihe River valleys at early stages mainly due to latent heat release, which greatly affects the evolution of the associated lower-tropospheric geopotential height and wind fields as demonstrated by piecewise PV inversion. At later stages, an upper-tropospheric PV anomaly develops, resulting in the growth of ridges over the cyclone in both the upstream and downstream, which provide a favorable background field for the low-level cyclone development. But the effect of a surface thermal anomaly always impedes the development of the cyclone to different extents during this cyclogenesis. It is further demonstrated that the position and the strength of the PV anomaly are closely related to the low-level cyclone development, and the lower-tropospheric PV anomaly seems to constitute the most significant feature, for instance, contributing about 60% to the low-level jet （LLJ）.     

脆性岩石破坏的能量跌落系数研究

从能量角度出发,分析了脆性岩石的整个变形破坏过程。列举出岩石破坏过程的各种能量类型并对其分类,通过分析机械能和热能在岩石破坏过程中的不同影响,提出了用能量法分析岩石破坏过程必须区分热能与机械能。根据循环加、卸载曲线讨论了在岩石变形破坏的不同阶段输入的机械能?W与可释放应变能增量e?U以及耗散能增量d?U之间的关系及变化规律。分析了应力脆性跌落系数存在的不足,提出了一个新的表征岩石破坏的参量,即脆性岩石的能量跌落系数。对不同围压下大理岩和花岗岩破坏过程的应力-应变曲线分析计算,得到了能量跌落系数与围压的关系,以及损伤程度和泊松比对其影响。并通过与现有的应力脆性跌落系数进行对比,说明了本模型的合理性,并认为用其描述岩石的脆性程度在更广泛的围压条件下的适用性。     

缓变型地球化学灾害:特征、模型和应用

“缓变型地球化学灾害“是通过长期积累而存在于土壤或沉积物中的包括重金属和有机污染物在内的环境污染物,因环境物理化学条件(例如温度、pH值、湿度、有机质含量等)的改变减小了环境容量,某种或某些形态的污染物大量地被重新活化和突然释放出来并造成严重生态和环境损害的灾害现象.这种灾害具有明显的特征,其定量数学模型可较完整地概括出环境系统从“干净“到“污染“再到“灾害“的整个过程,可以用于灾害的风险概率评估、预测、灾害爆发轨迹等方面的研究,为土壤污染防治和灾害预警提供了定量研究工具和可供实际采用的基本手段,对当前国土资源调查中的“生态环境地球化学评价“具有重要的借鉴意义.     

西安地区4- 5月份土壤CO2 释放规律研究

本文根据碱溶液吸收法,对西安地区不同植被条件下土壤CO2释放量进行了昼夜观测。观测资料显示,西安地区4月份土壤CO2 释放量在一昼夜内具有明显的变化,从当日上午到次日上午, CO2 释放量表现出由低变高再变低的规律。土壤CO2 释放量变化与温度变化具有相同的特征,但释放量的变化具有滞后性,相对于温度的变化滞后4～7h 左右。不同植被条件下,土壤CO2 释放量不同,林地释放量大于草地,草地释放量大于裸地。夜间12h释放量大于白天12h 释放量。      

应力释放法在隧洞开挖模拟中若干问题的研究

根据快速拉格朗日法的基本原理,讨论了在其中实现应力释放法的理论根据。通过不同侧压系数下脆性岩体中圆形隧洞开挖卸荷过程的应力释放法模拟和真三维模拟,分别讨论了应力路径问题、模拟空间效应时最终计算结果的准确性及其工程应用问题。在未包含断层、软弱带等特殊地质条件的情况下,分析得到以下结论：（1）应力释放法模拟中,围岩经历的应力路径与真三维模拟不同,故只能用前者来近似模拟开挖问题;（2）不同的应力路径将导致不同的最终结果,在一定的近似程度要求及计算工作条件下应力释放法模拟的最终结果可近似真三维的模拟结果,且对于圆形隧洞问题,当侧压系数从1.0开始增大或减小时,这种近似误差将减小,并最终趋于稳定;（3）在工程应用中,由应力释放法可得到收敛约束法中的GRC曲线,从而使得它在工程应用中发挥重要的作用。     

一次入海气旋快速发展的动力和热力学特征分析

利用扩展Zwack-Okossi方程(扩展Z-O方程)对2007年3月3-5日黄、渤海海上快速发展的温带气旋进行了诊断分析。结果表明,潜热释放和暖平流在气旋发展初期起主要作用,潜热释放是气旋接近爆发性发展的最主要强迫项,这与以往研究的主要受涡度平流强迫的中国沿海温带气旋不同,说明在中国近海快速发展的一部分温带气旋主要是由潜热释放项强迫的。绝对涡度平流在气旋发展后期才成为主要强迫项。进一步利用MM5模式模拟了潜热释放的作用以及其他一些影响气旋发展的因素,海表面热通量、水汽通量以及气旋路径上的地形对这次气旋的发展有积极贡献,但作用相对潜热释放较小。由于这种在中国近海接近爆发性发展的温带气旋容易造成风暴潮,因此利用动能方程对气旋发展中期的渤海大风进行了诊断分析。结果表明,动能水平平流是动能增加的主要作用项,但动能达到最大值后渤海海域的动能主要由有效位能转换和动量下传提供。     

近10年东亚沙尘气溶胶时空分布与起尘通量的数值研究

利用一个耦合了沙尘模型的区域气候模式RegCM3和NCEP再分析资料,对近10年(2000-2009年)东亚地区沙尘气溶胶(直径≤20μm)时空分布特征和起尘通量进行了数值模拟。结果表明,(1)耦合模式能较好地模拟东亚地区沙尘气溶胶的时空分布特点。东亚地区沙尘气溶胶光学厚度、柱含量高值区主要位于塔克拉玛干沙漠和巴丹吉林沙漠。沙尘气溶胶柱含量的季节变化特征明显,春季最大,冬季次之,秋季最小。东亚地区110°E以东,沙尘主要以700hPa高度为中心向东传输。(2)东亚地区起沙源区主要位于塔克拉玛干沙漠、巴丹吉林沙漠、藏北沙漠化地区及蒙古国西南部,起沙强度存在明显的季节变化。2000-2009年东亚地区年平均起沙通量为1015.34mg.m-2.d-1,其中62.4%和2.3%分别通过干、湿过程重新沉降在东亚地区,其余35.3%被净释放进入大气或进行远距离传输。