中国气温变化的两个基本模态的诊断和模拟研究

我国地域辽阔,气候复杂多变,在全球变暖的背景下研究中国近百年来的气温变化具有重要的意义。为此我们重建了中国东部71个站1880—2004年四季气温距平序列。通过EOF分析发现了中国气温变化的2种最基本的模态：东部一致变化和关内关外相反变化。这2种模态不随季节变化,而且在不同时期也是稳定的。通过研究这2种模态与变暖趋势的关系发现,20世纪80年代以来的变暖主要是由于第一模态在该时期持续的正位相增强造成的;而20世纪20~40年代的变暖主要是由于第二模态所呈现的正位相所造成的。此外,我们检验了这2种模态在大气环流模式（CAM）中的表现。结果表明：121年（模式中1880—2000年）的集合模拟在一定程度上可以重现第一模态的变化,而第二模态则仅在冬季表现明显。最后,以冬季为例,利用1880—2004年重建及观测的500 hPa高度场资料,通过合成分析进一步研究了这2种模态的环流机制：第一模态正位相对应纬向环流增强,表现在地面气温分布上为东部一致变暖。而负位相则对应东亚大槽加深,东部地区一致变冷。第二模态正位相对应的环流分布则为从东亚北部到阿留申为负距平,东亚到北太平洋中纬度为正距平;对应地面气温分布为关内变暖关外变冷。负位相时环流分布基本相反。这样的环流机制得到了模式研究的支持。     

我国各地膨润土的矿物学性质

运用X射线衍射分析技术对我国不同产地膨润土的矿物学性质进行考察；利用K值法测蒙脱石含量。实验表明，各地膨润土具有蒙脱石的含量较高且均为二八面体的矿物学特点；可能由于所处的矿层或局部地球化学环境不同，使得相同矿床的不同颜色膨润土矿物的蒙脱石含量有所差异。     

中国南方灯影峡期海洋碳酸盐岩原始δ^13C和δ^18O组成及海水温度

中国南方灯影峡期(晓前寒武纪)是白云岩广泛发育的海洋碳酸盐沉积时期．在灯影组中部发育从海水直接沉积、沉淀的原生白云岩。目前仍保留其原始组构特征。从40个原生白云石(岩)中测得：泥晶白云石的δ^13C值为‰,δ^18O值为-1.17‰（n=6);藻白云岩的δ^13C值为3.52‰,δ^18O值为-1.86‰（n=5);海水纤状白云石胶结物δ^13C值为2.90‰,δ^18O值为-2.65‰（n=8);海水刃状白云石胶结构的δ^13C值为2.96‰,δ^180值为-2.41‰(n=8);泥晶纹层和海水纤状白云石胶结物的δ^13C值为2.79‰,δ^18O值为-3.13‰。40个岩样的δ^13C平均值为3.25‰±0.44‰,δ^18O平均值为-2.12‰±0.98‰（均以PDB标准)。对于灯影峡期海相白云岩的原始δ^13C和δ^18O值,不采用所有样品的平均值．而是采用原生白云石沉积物与海水白云石胶结物δ^13C值和δ^18O值两个图示分布区重叠部分的最重同位素值,即δ^13C值为4.43‰（PDB标准）,δ^18O值为-0.62‰（PDB标准）,将其作为灯影峡期海洋碳酸盐岩的原始同位素组成。对海水原生白云石胶结物包裹体盐度进行了测定,海水δ^18O计算值为2.90‰（SMOW标准）,用原始δ^18O值计算的厚生白云石形成时的海水温度为408℃。这说明中国南方灯影峡期的海洋为走热的较高的海水温度环境。     

酸性环境干湿循环对泥质砂岩力学特性影响的试验研究

由于库水位升降及降雨等原因,岩体经常处于干湿交替状态,对岩体工程的长期稳定性不利。以三峡库区泥质砂岩为研究对象,进行了酸性环境干湿循环交替作用后的常规单轴与三轴压缩试验研究,获得了泥质砂岩在酸性溶液浸泡干湿循环后的相关力学参数。相对于没有经过干湿循环作用的干燥试件,经过不同次数的干湿循环作用后,泥质砂岩的弹性模量、单轴抗压强度、黏聚力与内摩擦角都有不同程度的降低。各个力学指标的总体变化趋势是在第一次饱水之后有大幅度的降低,此后随着干湿循环次数的增加其降低的幅度逐渐减小。同时,酸性溶液的pH值对力学指标的影响很大,存在对泥质砂岩力学性能影响较大的一个临界pH值,低于此值酸性溶液对泥质砂岩力学性能影响显著增大,高于此值酸性溶液对其力学性能影响较小。     

高温高压下水流体pH值测量

高温高压下水流体的pH值是影响矿物-水流体相互作用平衡和动力学过程的一个重要参数。确定高温高压流体pH的方法主要包括电位势测量、化学分析与热力学计算及电导率方法。电位势测量在化学领域应用广泛,也被用来测量了洋中脊的热液流体的pH值。人们尝试了各种形式的电极,如氢电极、钯氢化物电极、金属-金属氧化物电极和钇稳定的氧化锆(YSZ)电极。玻璃电极只取得了有限的成果,通常用来测量常温及低温下的流体的pH值。对金属-金属氧化物电极在较宽的温度范围内进行了研究,但它需要利用合适的参比溶液来校正,与玻璃电极一样都表现出较大的偏移和误差以及不可回测性。陶瓷薄膜电极,如钇稳定的氧化锆(YSZ)电极,为测量相对较高温度下的pH值提供了一个可靠的方法。利用高温淬火水的化学分析和常温下的pH的测量,通过求解络合反应质量平衡与所有组分质量平衡的联立方程,来计算指定温度压力下pH值和水溶液种类的分布,是获得高温pH值的另一个重要而常用的方法,但热力学数据中的数值误差和不确定性以及分析误差能够影响计算出的高温溶液的pH值的精度。对高温高压超临界水流体的电导测量已经取得很大的成就,它被用来作为确定溶液内部离子反应平衡常数的一种最常用的方法,通过获得的这些反应的平衡常数,就可以得到在高温高压下流体的就位物质组成,这个方法可以测量更高温度压力下流体的pH值。     

多层弹性平面问题解的精确刚度矩阵法

从平面弹性力学的基本方程出发,利用Fourier积分变换等数学手段,推导出了单层平面问题的刚度矩阵,然后按有限元法组成总体刚度矩阵。通过求解由总体刚度矩阵所构成的代数方程和Fourier积分逆变换,得到在任意静荷载作用下多层弹性平面问题的精确解。由于刚度矩阵不含有正指数项,计算时不会出现溢出现象,从而克服了传递矩阵法的缺点。推导过程中摒弃了应力函数的选择,使得问题的求解更加合理化,同时也为进一步研究此类问题如温度场、动力学等奠定了理论基础。计算实例证明了推导结果的准确性。     

中国人均生态足迹和生物承载力构成的变动规律

基于熵值法提出能够衡量生态足迹和生物承载力构成多样性的生态足迹构成指数和生物承载力构成指数两个新概念,计算并构建了中国人均生态足迹构成指数和生物承载力构成指数较为理想的ARIMA预测模型分别为ARIMA(2,1,1)、ARIMA(1,1,1).结果表明,2006～2010年,中国人均生态足迹构成指数将在波动中有所下降,生物承载力构成指数持续下降,未来4年可持续发展潜力在波动中也将有所降低.中国人均生态足迹构成指数与10个驱动因素的偏最小二乘回归分析发现,正相关因素依次为城镇人口、第一产业产值、总人口、进出口贸易总额、第三产业产值,负相关因素依次为政府消费、农业人口、居民消费、人均GDP、第二产业产值.     

我国典型资源枯竭型城市生态系统健康综合评价

资源枯竭和环境恶化影响着典型资源枯竭型城市的发展。根据"压力-状态-响应"模型,构建了一个度量典型资源枯竭型城市生态系统健康水平的含有4个层次35项具体指标的指标体系,并运用客观的改进的熵值法赋权、模糊综合评价法及划分的等级标准对我国9个典型资源枯竭型城市的生态系统健康水平进行量化分析。结果表明,阜新市的生态系统健康水平属于"较健康"级,伊春、辽源、白银、焦作属于"临界状态"级,盘锦、白山、萍乡属于"较不健康"级,而石嘴山则属于"不健康"级。典型资源枯竭型城市的生态系统健康水平总体上不容乐观。     

浙江环境-经济系统发展水平的能值分析

能值分析方法由于能同时衡量环境-经济系统中环境资源和经济活动的价值，而成为测度区域发展水平的一种新方法。文章运用能值理论构建了浙江环境—经济系统能值分析框架体系，并对1978～2000年衡量浙江环境—经济系统发展水平的主要能值指标及其发展态势进行了系统研究。     

基于能值的绿洲农业可持续发展情景分析——以新疆伊宁县为例(英文)

如何协调干旱区生态环境保护与绿洲农业生态化发展之间的关系,避免绿洲系统的荒漠化,是实现绿洲人地系统可持续发展过程中亟待解决的关键问题。本文以伊宁县为例,利用能值分析和相图理论,深入分析了温带干旱区绿洲农业生产系统的时序演化状况与发展趋势,进而提出了相应的调控措施。研究结论如下:(1)1989–2008年,伊宁县绿洲农业生态系统的能值总投入和总产出均呈持续增长趋势。(2)基于能值指标的可持续性分析表明,目前伊宁县农业生产系统仍处于可持续发展的状态,但可持续发展指数ESI呈现出波动下降的趋势;(3)基于相图理论的可持续线情景分析表明,F导向模式和N导向模式均有其局限性,在伊宁县农业生产系统今后的发展中,应采取R导向模式。即保持系统中当地不可更新资源利用比率的基本稳定,使得经济反馈能值的使用比率和本地不可更新资源的使用比率同步减少,籍此提高当地可更新资源对农产品生产的贡献率,保证系统的可持续发展。