长江口营养盐结构特征及其对浮游植物的限制

根据2013年5月、11月两个航次的调查资料,分析了长江口营养盐浓度及其结构的分布变化,并探讨了营养盐对浮游植物的限制情况。长江口营养盐分布存在季节差异:口门外NO3-N、NO2-N浓度均为春季高秋季低,PO34-P、3SiO2-Si、NH4-N浓度则秋季高春季低,口门内除NO2-N外,NO3-N、PO34-P、SiO23-Si、NH4-N浓度均为秋季高于春季。NO3-N、PO34-P、SiO23-Si浓度从近岸向外海逐渐降低,NO2-N、NH4-N浓度分布规律不明显。NO3-N是DIN的主要存在形态,其占DIN的比例为春季95%、秋季83%。春季、秋季DIN/P均高于16,表现出长江口过量的DIN输入,春季Si/DIN基本小于1,秋季Si/DIN大于1。春季由于硅藻的局部生长使DIN/P异常升高、Si/DIN异常降低,秋季西北部海区受苏北沿岸流影响,呈低DIN/P值和高Si/DIN值分布。受含过量DIN、SiO23-Si的长江冲淡水的影响,春、秋季均表现为PO34-P潜在相对限制。春季由于浮游植物的大量吸收,局部出现PO34-P、SiO23-Si的绝对限制。当同时考虑绝对限制和潜在相对限制时,春季15.38%的站位受PO34-P限制,限制情况较上世纪90年代更为突出。     

长江口九段沙潮沟系统分维研究

以长江口九段沙为研究区,采用2013年8月13日的Landsat-8遥感全色波段得到的九段沙潮沟分布图,利用Horton-Strahler原则将九段沙潮沟进行了分级。然后使用网格法对各个等级的潮沟进行了分维研究,计算了九段沙不同等级的每个潮沟左右两侧的维数值,并结合潮沟的宽度大小,对其维数值进行了比较和分析。研究结果表明,九段沙相同等级潮沟中,潮沟左侧维数的变化范围大于右侧,即潮沟左侧发育的复杂程度大于右侧;不同等级潮沟宽度的最小值变化幅度不大,但潮沟宽度的最大值变化幅度较大;不同等级潮沟宽度的变化和其潮沟左右两侧维数差值变化的相关性较小;不同等级潮沟,无论左侧还是右侧,潮沟维数大小随着潮沟的等级数和潮沟的平均宽度的增大而增大。     

大沽河地下咸淡水过渡带的水-岩作用模拟

大沽河是青岛市最大的地下水源地,过量开采导致严重的地下咸水入侵,研究地下咸-淡水的地球化学作用对于地下咸水的治理具有重要的指导作用。本文选取大沽河地下咸淡水过渡带作为研究区,在地下水动态监测的基础上,通过地下水水质和含水介质矿物分析,借助当前成熟的水文地球化学模拟软件—PHREEQC 2.0,计算地下水中主要离子和络合离子的含量,定量确定矿物的饱和指数和地下水流向上矿物相与水之间的物质交换量。研究结果表明:(1)地下水中钠、钾、镁、钙主要以单一离子形态存在,硫、碳主要以络阴离子形态存在,而硅和铝主要以络合物形态存在;(2)在地下水流动路径上,方解石、白云石、伊利石、高岭土处于过饱和状态;而石膏、CO2、氯化钠、萤石、玉髓处于不饱和状态;(3)咸淡水过渡带地下水化学类型由HCO3-Ca·Na型水向Cl-Na型水转变的趋势。     

黄河沉积物向渤海湾扩散的沉积地球化学示踪

使用ICP-AES和ICP-MS对渤海中部118°54′E左右南北向断面的表层沉积物中53种常、微量及稀土元素进行了测试,研究了其含量变化和分布特征,并进行了物质组成分析。研究表明:该区沉积物以B94站为界,南北差异明显,南部区域沉积物以黏土质粉砂为主,富集Al2O3,CaO,Fe2O3,MgO,MnO,P2O5和TiO等常量元素以及绝大多数的微量元素和稀土元素等与细颗粒黏土矿物相关的元素;北部区域沉积物以粉砂-砂为主,富集SiO2,K2O和Na2O等常量元素以及Zr,Ba,Sr,Sb和Hf等微量元素,稀土元素相对亏损。物源对比表明南部沉积物具有黄河来源沉积物特点,北部沉积物具有滦河来源特点,两者的分界大致在38°42′N附近。河口动力过程、渤海环流是影响该区沉积物扩散的主要因素。     

海水盐度对沉降泥沙固结过程影响研究

黄河每年输送上亿吨泥沙入海,其中80%以上沉积在河口附近水下三角洲。受黄河入海径流量、气候及海洋动力条件影响,黄河口海域海水盐度变化显著。目前,不同盐度海水环境下入海泥沙沉降形成的海床土,固结过程有何差异尚不清楚。本文在黄河水下三角洲潮坪配制不同盐度的流态沉积物,模拟不同沉积环境下新沉积土的固结过程,利用轻型贯入测试、十字板剪切测试等现场原位试验,实时观测沉积环境盐度对沉降泥沙固结过程的影响。研究发现:随着海水盐度增加,沉积物固结强度增大,沉积环境盐度每增高1‰,沉积物固结后强度可增加0.15倍;海水盐度对沉积物固结速率的影响,在初始阶段表现不明显,在沉积物固结后期,盐度每增高1‰,固结速率可增长1.23倍;海水盐度的增高,还加剧了沉积物固结强度的空间非均匀性。本研究的发现,促进了对河口区海底工程环境的认识。     

中新世黄河水系演化重建：来自钾长石Pb同位素的约束

自剥蚀地貌中形成的剥蚀产物搬运到沉积区或汇水盆地沉积下来的过程,称为“源-汇”系统。从这些“汇”中识别“源”的信息,结合地层的沉积时代,约束黄河的形成时代、水系格局演化、流域内构造运动以及环境变迁成为黄河水系演化研究的重要内容。然而,时至今日学者们对黄河何时出现的认识并不一致,存在“中新世内流黄河和中新世外流黄河”之争。为了解决这些争议,我们运用大河物源示踪研究中新兴的碎屑钾长石Pb同位素方法,对黄河中下游沉积物开展碎屑钾长石Pb同位素分析(n=378),将其与长江中下游和华夏板块已报道的碎屑和基岩钾长石Pb同位素结果进行对比,结果表明三者之间的钾长石Pb同位素组成明显不同。台湾岛是中国东部陆架海中新世地层出露最齐全的地区。因而,我们将黄河中下游与台湾岛中新统的钾长石Pb同位素比值进行对比,结果表明二者之间不存在物源联系。结合中国东部渤海湾盆地、南黄海盆地和东海盆地中新统的物源示踪研究结果,说明黄河物质在中新世未流入上述盆地。总体而言,中国北方中新世的构造活动控制了黄河的演化过程,导致其此时处于分段演化阶段。     

建设黄河“智能大脑”服务流域生态保护和高质量发展

本文首先介绍了黄河流域水文、地理景观和地貌特征,下游河道变迁和河口变迁历史及生态治理,流域历史水旱灾害等基本背景,分析了黄河流域生态保护和高质量发展面临的主要问题和具有的优势。然后重点论述黄河“智能大脑”如何服务流域保护和发展,提出黄河“智能大脑”三要素,即感知系统（天地一体智能感知网）、存储管理系统（资源池）和操作系统（时空大数据平台）;论述了流域一体化时空大数据中心的构成及其基本功能,时空大数据平台及其目标要求,分析并提出了基于网格集成与弹性云的混合式时空大数据平台技术体制和构建技术,提出采用“共用时空大数据平台+”应用概念模型及其具体应用模式。最后讨论了时空大数据平台服务黄河流域城市数字化、网络化和智能化,加强流域上中下游7大城市群的新型智慧城市建设,推动流域生态保护和社会经济发展,提出基于流域时空大数据平台构建服务保护和发展的综合科技信息咨询服务平台,支撑流域协同创新共同体构建,增强流域整体性和协同性发展。     

黄河流域夜间灯光数据与社会经济发展指标的时空耦合关系研究

本文通过对1992—2013年全国夜间灯光数据的校正和处理,获得全国及流域夜间灯光数据影像,进行经济空间聚合分析,以及与相关因子进行对比分析。研究结果表明：经济空间聚合高的区域分布在黄河河道附近,从黄河上游到下游,热力强度逐渐增强,并且以省会城市为核心区向外扩散,即呈现为在旧聚合点聚合度加剧的情况下,聚合区域有向周边分散的趋势;夜间灯光数据的变化趋势与GDP的变化趋势具有一定的相似性,并且与城镇化率、人口数量、第三产比例、人均公园绿地面积、流域发展指数（BDI）具有一定的相关性;流域9省（自治区）的夜间灯光数据整体变化趋势与全国灯光数据的变化趋势基本一致,呈稳定上升的趋势,但整体值均低于全国的夜间灯光数据,并且差距有所扩大,黄河流域高质量发展迫在眉睫。     

黄河流域湿地景观时空演变格局分析

湿地景观的时空演变及其驱动因素研究是湿地生态恢复与保护的重要参考,本文利用1980—2015年7期黄河流域土地利用数据构建黄河流域湿地矢量数据集,基于景观格局指数对黄河流域湿地的时空演变特征进行定量和定性分析;采用转移矩阵对每两个时期湿地资源的转移类型和数量进行计算与分析。研究结果表明,①1980—2015年,黄河流域湿地率为3.5%,其中自然湿地率约为2.0%,即黄河流域的湿地类型以自然湿地为主。②斑块面积结果显示,黄河流域湿地总面积减少了312.74km²,表现为人工湿地增加,自然湿地减少;自然湿地中沼泽湿地呈增加状态,主要是在2005—2010年增加了979.22km²,滩地呈减少状态,减少了1218.19km²,主要发生在1990—1995年和2005—2010年。斑块密度结果显示,随着河渠和滩地受人为活动影响程度的加大,两者的斑块破碎化程度逐渐加大。最大斑块指数结果显示,水田是黄河流域的主导湿地类型,沼泽和湖泊是自然湿地中的主导湿地类型。③黄河流域湿地类型与非湿地之间转换是黄河流域景观转换的主要组成部分,其中沼泽与滩地是面积发生变化的主要湿地类型。     

黄河流域七大城市群污染气体时空变化特征卫星遥感监测

为探究黄河流域大气污染的时空演变特征,本文从城市群角度出发,选取HCHO、NO₂及SO₂为诊断指标,对比分析2005—2019年七大城市群OMI观测对流层HCHO、NO₂及边界层SO₂柱浓度的年、季、月变化。研究揭示,流域内：①HCHO、NO₂及SO₂柱浓度高值区均集中在山东半岛城市群、中原城市群、晋中城市群南部和关中平原城市群东部。②HCHO柱浓度在2005—2019年呈波动上升趋势,七大城市群的月变化均呈单峰结构,且夏季高、冬季低、春季和秋季相当。③NO₂柱浓度在2005—2011年呈上升趋势,仅2008年出现短暂小幅下降。2011年执行《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223—2011）后,呼包鄂榆、宁夏沿黄和晋中城市群开始大幅下降,山东半岛（2012年有小幅下降）、中原和关中平原城市群则在2013年《大气污染防治行动计划》实施后才开始大幅下降。月变化呈开口向上抛物线形态,浓度越高单峰结构越明显,且冬季高、夏季低、春季和秋季相当。④SO₂柱浓度在2007年达到顶峰,2008年开始大幅下降,2010年后呈波动下降趋势,月变化、季变化均与NO₂相似。黄河流域上游的兰西和宁夏沿黄城市群、上中游交界处的呼包鄂榆城市群空气质量较好,中游的关中平原和晋中城市群次之,中下游交界处的中原城市群和下游山东半岛城市群则较差。