SENSITIVITY TESTS OF INTERACTION BETWEEN LAND SURFACE PHYSICAL PROCESS AND ATMOSPHERIC BOUNDARY LAYER*

In this paper,an interactive model between land surface physical process and atmosphere boundary layer is established,and is used to simulate the features of soil environmental physics,surface heat fluxes,evaporation from soil and evapotranspiration from vegetation and structures of atmosphere boundary layer over grassland underlying.The sensitivity experiments are engaged in primary physics parameters.The results show that this model can obtain reasonable simulation for diurnal variations of heat balance,soil volumetric water content,resistance of vegetation evaporation,flux of surface moisture,and profiles of turbulent exchange coefficient,turbulent momentum,potential temperature,and specific humidity.The model developed can be used to study the interaction between land surface processes and atmospheric boundary layer in city regions,and can also be used in the simulation of regional climate incorporating a mesoscale model.     

青藏高原西部地表通量的年、日变化特征

利用青藏高原西部地区改则和狮泉河两个自动观测气象站1998年全年每天24个时次的风速、温度和湿度等梯度观测资料,采用湍流相似理论．计算了改则和狮泉河的动量通量、感热通量以及潜热通量。结果表明：改则和狮泉河两地的地表湍流通量都具有明显的季节变化和日变化,且其季节变化的相同点表现在感热通量均在5月份最大,1月份最小：而潜热通量均在8月份最大。不同点表现在改则的潜热通量在12月份最小,狮泉河1～5月平均潜热通量为负,以凝结为主,改则的月平均蒸发及全年的蒸发总量比狮泉河的要大。而其感热通量比后者的都小。日变化幅度随季节变化明显,表现在夏季地表通量的日变化幅度大,冬季要小得多。     

大孔径闪烁仪测量戈壁地区感热通量

利用2008年6月11～30日在金塔开展的"绿洲系统非均匀下垫面能量水分交换和边界层过程观测与理论研究"期间第一阶段戈壁下垫面大孔径闪烁仪(LAS)的观测资料,用混合对流方法和自由对流方法分别计算了戈壁感热通量。结果表明,对于利用LAS资料计算地表感热通量的方法中,混合对流方法相对于自由对流方法更加适用,且混合对流方法中Andreas给出的参数相对于DeBruin的参数更加适用于戈壁下垫面。此外,LAS测得的感热通量相对涡动相关方法的值较大,提高了地表能量闭合度。     

藏北高原地区地表辐射出支和能量平衡的季节变化

对青藏高原地区地表能量的研究是一个十分重要的问题.基于中日合作项目"全球协调加强观测计划之亚澳季风青藏高原试验"(CAMP/Tibet)在2001年8月至2002年9月的观测数据资料,分析研究了青藏高原藏北地区地表能量,即净辐射通量、感热通量、潜热通量和土壤热通量等的变化规律,获得了有关藏北高原地表能量的新认识.     

南极半岛邻近海域夏季POC分布特征及其影响因素

海水中的颗粒有机碳(POC)与生物的生命过程、初级生产力关系密切,是海洋食物链中重要的物质基础和能量来源,因此POC的分布特征可以有效反映其生物地球化学环境。利用中国第33次南极考察期间(2016年12月至2017年1月)在南极半岛邻近海域采集的海水颗粒物样品,研究POC的空间分布特征及其影响因素。结果表明,斯科舍海0—200 m的POC浓度范围为7.44—193.52μg·L~(-1),平均浓度为(48.84±35.09)μg·L~(-1);南斯科舍海岭0—200 m的POC浓度范围为9.13—62.17μg·L~(-1),平均浓度为(29.76±14.12)μg·L~(-1);鲍威尔海盆0—200 m的POC浓度范围为5.87—270.72μg·L~(-1),平均浓度为(48.57±38.92)μg·L~(-1)。表层POC高值出现在斯科舍海区和鲍威尔海盆区,而低值出现在海岭区,与叶绿素a(Chla)的变化趋势一致,与营养盐的变化趋势相反。垂向分布上,各个区域POC平均浓度随深度的增加而减少,鲍威尔海盆和斯科舍海POC最高值都出现在25 m层。分析结果表明光合浮游植物是研究海域POC的主要来源, POC的主要影响因素为温度、水团混合以及海冰环境。斯科舍海与鲍威尔海盆整体非生命POC占比高,可能是由于高磷虾生物量、海冰碎屑以及陆源输入的干扰;南斯科舍海岭整体非生命POC占比低。     

中全新世以来呼伦湖沉积物碳埋藏及其影响因素分析

通过对内蒙古高原呼伦湖沉积物样品总有机碳含量(TOC)及其稳定同位素(δ13Corg)、总氮含量(TN)和TOC/TN(C/N)值的测定,结合沉积岩芯AMS14C年代标尺,分析了中全新世以来呼伦湖沉积物有机碳埋藏速率随时间变化的趋势及有机质的来源,并探讨了影响呼伦湖有机碳埋藏的主要因素.结果表明,中全新世以来呼伦湖有机碳埋藏速率平均值约为2.06 g/(m~2·a),碳储量约为35.25 Tg C,且总体上呈现增加趋势.呼伦湖沉积物中有机质主要来源于外源输入,但近1000 a以来内源输入逐渐增加并占据优势.呼伦湖有机碳埋藏速率与温度和降水均呈负相关,表明在长时间尺度上,升温及降水量的增加可能对呼伦湖的碳埋藏起到一定的抑制作用.     

乌梁素海大气重金属沉降入湖通量初步估算

重金属元素以大气颗粒物为载体,最终以沉降的方式进入湖泊水体,会引起湖泊的重金属污染.为调查大气沉降对乌梁素海重金属污染的贡献,于2013年7月1日至30日围绕乌梁素海进行大气沉降样品采集,分别测定Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg、As 7种重金属元素的含量,并在此基础上估算7月大气重金属沉降通量及入湖量.结果表明,乌梁素海重金属元素大气沉降通量大小依次为:ZnPbCuCrAsHgCd.结合社会调查情况及数据分析显示,大气微粒携带重金属借助风力迁移,较大的沉降通量出现在主风向的下风向区域,说明风向是影响乌梁素海大气重金属沉降通量的主要因素之一.排干输入与大气沉降方式下的乌梁素海重金属入湖量比较发现,大气沉降是除排干输入外湖泊的另一重要重金属污染源.Zn、Pb、Cu、Cr、As、Hg、Cd等重金属元素月入湖量分别为10.6、1.04、1.02、0.833、0.342、0.00514、0.00281t/月.通过估算底泥重金属增量来评价大气沉降对湖泊重金属的贡献表明,大气Hg、Zn、Pb、Cu、As、Cd、Cr等重金属沉降对湖泊贡献率分别为46.4%、44.7%、14.1%、12.0%、8.48%、4.75%、4.03%.     

鄱阳湖湿地典型植被群落地下水—土壤—植被—大气系统界面水分通量及水源组成

地下水-土壤-植被-大气系统(GSPAC)界面水分传输是湿地生态水文过程研究的关键.本文选取鄱阳湖湿地高位滩地的2种典型植被群落:茵陈蒿(Artemisia capillaris)和芦苇(Phragmites australis)群落为研究对象,运用HYDRUS-1D垂向一维数值模拟,量化了湿地GSPAC系统界面水分通量,阐明了典型丰水年(2012年)和枯水年(2013年)鄱阳湖湿地植被群落的蒸腾用水规律和水源组成.结果表明:(1)茵陈蒿和芦苇群落土壤-大气界面的年降水入渗量为1570~1600 mm,主要集中在雨季4-6月,占年总量的60%;植物-大气界面的年蒸腾总量分别为346~470 mm和926~1057 mm,其中7-8月植被生长旺季最大,占年总量的40%~46%;地下水-根区土壤界面的向上补给水量受不同水文年水位变化的影响显著,地下水年补给量分别为15~513 mm和277~616 mm,主要发生在蒸散发作用强烈和地下水埋深较浅的时段.(2)植被蒸腾用水分为生长初期(4-6月)和生长旺季(7-10月)2个阶段,丰水年植被的整个生长期蒸腾用水充足,枯水年植被生长旺季的蒸腾用水受到严重水分胁迫,实际蒸腾量仅为潜在蒸腾量的一半左右.(3)不同水文年湿地植被生长旺季的水源贡献不同:丰水年茵陈蒿群落以地下水补给为主,芦苇群落以湖水和地下水补给为主;枯水年茵陈蒿群落以降水和前期土壤水储量为主,芦苇群落以地下水补给为主.本研究结果有助于揭示湿地植被的水分利用策略,为阐明湖泊水情变化与植被演替的作用机理提供参考依据.     

距今14亿年低生物量的碳同位素证据

北京十三陵和天津蓟县两剖面中距今十四亿年海相碳酸盐岩的碳同位素表明,十三陵—蓟县地区当时具有较低的δ¹³C 值(共分析了152个样品),平均占δ¹³C=-0.7‰(PDB)。这种较低的δ¹³C 值很可能具有全球性。原始的海相碳酸盐岩较低的碳同位素组或反映较低的有机碳埋藏速率。有机碳的埋藏速率与当时全球生物量的大小有着密切的关系。磷酸盐岩较低的δ¹³C 值进一步反映当时较小的全球生物量的存在。每年8.11×10⁸吨有机碳推测是距今十四亿年全球生物量的最小值。