不同强度冷空气对太湖水热交换的定量影响

作为冷季主要的天气事件,冷空气过境会改变湖泊上方的气团性质,对湖泊的水热通量产生影响,进而影响湖泊的生物物理和化学过程.以亚热带大型浅水湖泊——太湖为研究对象,基于2012-2017年5个冷季（11月-翌年3月）的太湖中尺度通量网观测数据,量化不同强度冷空气（寒潮、强冷空气和较强冷空气）对太湖水热通量的影响.结果表明：在5个冷季中,寒潮、强冷空气和较强冷空气发生的总次数分别为4、11和33次,累积持续天数分别为14、31和78天.冷空气过境显著增强太湖的水热通量,3种冷空气过境使太湖的感热通量分别增至无冷空气时的10.3、6.0和4.3倍,潜热通量分别增至无冷空气时的4.0、2.1和2.7倍.虽然冷空气影响天数仅占冷季天数的16.4%,但对整个冷季的潜热和感热通量贡献分别为34.9%和51.7%,以较强冷空气贡献最大.冷空气影响时,水-气界面的温度梯度是太湖感热通量的主控因子,而潜热通量的主控因子为风速.与深水湖泊相比,太湖等浅水湖泊对冷空气过境的响应更快,寒潮过境时尤为明显.     

湖泊沉积物中磷酸盐氧同位素前处理方法对比

磷酸盐氧同位素(δ~(18)OP)是一种有效的磷源示踪方式.由于湖泊沉积物的组成十分复杂,必须对样品进行除碳处理和纯化处理.本文对目前应用较为广泛的几种前处理方法进行比较,包括NaClO处理和H_2O_2处理等除有机碳方法,以及Blake法和Mc Laughlin法等纯化方法,以期获得适用于湖泊沉积物磷酸盐氧同位素的前处理方法.结果表明:(1)NaClO处理可以保证较高的无机磷提取效率,同时能有效地减少无机磷提取液中有机质含量,且对不同形态磷的破坏较小;H2O2对有机质的去除效果不稳定,且处理后样品磷形态之间发生转化,显著增加了提取的无机磷浓度.(2)Blake法和Mc Laughlin法分别采用磷钼酸铵(APM)+磷酸铵镁(MAP)沉淀和Ce PO4沉淀对样品进行纯化.在纯化处理湖泊沉积物过程中,Blake法优于Mc Laughlin法,主要体现为有机质去除率高,并且磷的回收率较为稳定.(3)经Blake法纯化丹麦Nordborg湖沉积物样品得到的Ag_3PO_4中C、N含量低于Mc Laughlin法且重现性好.本文结合NaClO法与Blake法的优点,建立了一种适合湖泊沉积物的磷酸盐氧同位素前处理方法:首先用2.5%NaClO对沉积物样品进行除碳预处理,然后对磷酸盐提取液依次通过氢氧化镁共沉淀(MAGIC)、APM+MAP沉淀、阳离子交换树脂处理,最后生成Ag3PO4沉淀.     

典型喀斯特峡谷区碳储量空间分配格局、演变过程及其贡献率

采用样方法和土地利用转移矩阵,以贵州省西南部的晴隆县为研究区域,研究了典型喀斯特峡谷区不同土地利用类型在1988、1999和2009年的碳储量空间格局和演变过程,并由此估算了贵州省喀斯特峡谷区的碳储量及贡献率。结果表明：晴隆县喀斯特区域的碳储量和平均碳密度呈先减少后增加的趋势。由晴隆县不同情况下的碳储量比例关系,估算出贵州省喀斯特峡谷区碳储量的实际值为42.55 Tg。同时,研究结果表明人类活动对碳储量的空间格局和演变有很大的影响。此外,估算的贵州省喀斯特峡谷区生态系统的平均碳密度远高于中国陆地生态系统的平均值,土壤平均碳密度则接近全国陆地生态系统平均值,但其植被平均碳密度却远高于全国陆地生态系统平均值,与全国森林系统的植被平均碳密度持平。这说明喀斯特峡谷区具有极大的固碳潜力,对其进行石漠化防治,是极其必要的。     

1850年以来呼伦湖沉积物无机碳埋藏时空变化

湖泊沉积物碳埋藏及其驱动机制是陆地生态系统碳循环及全球变化研究的热点问题之一,但以往湖泊碳循环的研究大多局限于有机碳,较少考虑无机碳的地位和作用.我国干旱-半干旱地区湖泊众多、无机碳储量丰富,在区域碳循环过程中的作用日益突出,因此探讨这些地区湖泊沉积物无机碳埋藏变化对深入理解区域碳循环具有重要意义.本研究通过对内蒙古高原呼伦湖15个沉积岩芯样品无机碳含量(TIC)的测定,结合沉积岩芯210Pb、137Cs年代标尺,分析了1850年以来呼伦湖无机碳埋藏速率时空变化,并揭示了影响呼伦湖无机碳埋藏的主要因素.结果表明,1980s之前,呼伦湖无机碳含量总体维持在相对稳定的低值,1980s之后开始快速增加,且近百年来呼伦湖平均无机碳含量在不同湖区差异不显著.1850年以来呼伦湖无机碳埋藏速率变化范围约为7.10～74.29 g/(m2·a),平均值约为36.15 g/(m2·a),且大体上可分为3个阶段,即1900s以前相对稳定的低值阶段、1900s-1950s期间的快速增加阶段以及1950s以来的波动增加阶段,各阶段无机碳埋藏速率平均值分别约为10.40、26.29和41.00 g/(m2·a).空间上,呼伦湖无机碳埋藏速率整体表现为中部高、南北两端低的分布格局,这可能与湖心水动力条件相对稳定,有利于碳酸盐沉积有关.此外,呼伦湖无机碳埋藏速率与湖区温度变化呈显著正相关,而与周边人类活动影响关系不明显,表明在未来全球变暖背景下,呼伦湖无机碳埋藏速率将进一步增加,湖泊在区域碳循环中的作用将更加显著.     

水库温室气体净通量评估模型(G-res Tool)及在长江上游典型水库初步应用

目前准确量化温室气体排放量已成为气候变化研究和政策制定的关键.在IPCC水库温室气体净通量的概念性框架下,国际水电协会汇总分析了全球223座水库的CO₂和CH₄研究成果,构建了G-res Tool,其可以用于评估已建或待建水库在长时间尺度下的温室气体净通量.本文介绍了G-res Tool模型的基本原理与模型框架,利用模型内置数据库中所涉及的中国长江上游12座典型水库数据进行初步应用分析,12座水库温室气体净通量平均值为88.17 g CO₂e/（m²·a）,在全球约7000座水库中所处水平为11.67%,处于低阈值范围.在水库温室气体净通量分析结果中,其他非相关人类活动产生的水库温室气体通量（UAS）在蓄水后总通量（Post）中所占比重远高于蓄水前温室气体通量（Pre）.长江上游水库蓄水后的CH₄和CO₂通量对于温室效应的贡献量相当.通过将G-res Tool模型蓄水后的温室气体通量评估结果和所涉及到的12座水库中已发表的数据对比分析发现,G-res Tool具有简便、适用面广等特点.但G-res Tool毕竟仍为经验性模型,其基本原理和模块设计上的内在缺陷在很大程度上限制了其应用范围并造成了一定的不确定性.对个案水库而言,长期跟踪观测与机理研究仍是未来减少水库温室气体净通量不确定性的关键.     

云南中甸纳帕海古环境演化的有机碳同位素记录

中甸纳帕海位于云贵高原横断山脉腹地,其成因与碳酸岩类地层长期溶蚀有关,在丰水期和枯水期纳帕海的水位相差很大,枯水期常形成浅水池沼,因而造成枯水期和丰水期水生植被的发育状况有很大的差异,枯水期由于水生植物（飘浮和挺水植物）发育,造成总有机碳和氢指数的增加,有机碳同位素偏负,丰水期出现相反的演化趋势,进一步轮推表明在暖干的气候条件下纳帕海极易形成枯水位,在冷湿的气候下可维持相对高的水位,古环境重建表明纳帕海在大约32kaBP和15kaBP出现环境的重大于变迁,32-15kaBP出现高湖面。     

湖泊沉积有机碳同位素与环境变化的研究进展

湖泊沉积有机质稳定碳同位素（δ^13Corg)在区域气候与环境变化方面的应用近年来发展迅速,成果令人瞩目,保存在各类湖泊岩芯中的δ^13Corg记录揭示了晚更新世以来大气CO2浓度的变化、湖泊水位波动、湖区生态与植被的变迁以及气温变化等重要环境信息,由于造成δ^13Corg值变化的影响因素较多,确定个湖与环境变化有关的主导因素时常有赖于其它证据的帮助,诸如地球化学、古湖沼学、孢粉学、分子同位素地层学等等,前人通过研究来自不同类型湖泊、具不同曲线形态特征的δ^13Corg记录,提出了多种环境解释模型,本文对此作了归纳和评述。鉴别和澄清湖泊沉积有机质的源物质以及有机物源随环境变化而发生过的变化,是研究δ^13Corg记录环境意义至关重要的基础性工作,由于有机质含量、碳氮比值、氢指数、生物残留物鉴别等常能提供有关有关湖泊有机质来源、产率、成岩作用等方面的有用信息,这方面的研究结果应该尽可能一并提供,以利于恰当地应用现有的环境解释模型,或者建立个湖新模型,单体生物标志化合物鉴别通常也能为区分湖积有机质中陆生、水生、细菌生等不同碳的来源提供有用信息,特定化合物同位素分析技术近年来成功地应用于建立单体生物标志化合物碳同位素地层学,为湖积有机碳同位素在生态环境演变研究方面的应用提供了思路,我国许多湖泊的湖底沉积岩芯尚未钻取,那些对过去全球变化研究有价值的δ^13Corg记录有待我们去获取和研究。     

湖泊底泥疏浚环境效应:Ⅰ.内源磷释放控制作用

通过为期一年的疏浚模拟试验,在试验室培养疏浚与对照柱样研究了底泥疏浚对内源磷释放的控制效果．结果发现,疏浚表层30cm能够有效的消减沉积物中不f司形态磷含量与孔隙水中PO4^3-P含量．在一年的试验周期内,疏浚和对照柱沉积物-水界面的PO4^3-P通量分别为-143．8至14．4与-237．3至3047．6μg／（m^2·d）,疏浚柱沉积物-水界面的磷通量总体上低于未疏浚对照的磷通量,尤其是在温度较高的月份,从2006年3-10月疏浚柱沉积物-水界面磷释放通量显著低于未疏浚对照柱,疏浚沉积物的磷的释放潜力低于未疏浚对照沉积物．研究结果表明,在外源磷得到有效控制的前提下,底泥疏浚是消减研究区内源磷负荷有效的技术手段．     

1950年以来青藏高原兹格塘错碳酸盐稳定碳同位素变化及其原因

兹格塘错是青藏高原中部一个典型的半混合型咸水湖泊。本文在~(210)Pb和~(137)Cs定年的基础上,研究了兹格塘错重力岩芯(ZGTC A-1)小于38.5μm细颗粒组分碳酸盐稳定碳同位素1950年以来的变化及其影响因素。对冬夏季湖水水化学特征的分析表明,夏季湖水溶解CO_2呈逸出状态,冬季湖水钙离子浓度是夏季湖水的10倍,据此可以得出兹格塘错碳酸盐矿物主要在夏季沉淀。通过与那曲气象站气象记录对比发现,1950年以来A-1岩芯碳酸盐碳同位素变化与年均温度有很好的相关性,表现出年均温度高时碳同位素偏重,而年均温度低时碳同位素偏轻的特征。兹格塘错1950年以来自生碳酸盐碳同位素的变化是由湖区及水体碳循环(如碳酸盐沉淀,有机质的沉淀与分解,有机碳和无机碳的转化等)的变化引起的,但各种因素的相互作用非常复杂。碳酸盐含量也与温度有关,温度越高,碳酸盐含量越高,同时降水量与碳酸盐含量也存在明显的相关关系。1950年以来有机质含量与温度呈反相关,可能与湖泊生产力的下降有关。