卡尔曼滤波融合多源排放清单算法下的粤港澳大湾区FFCO2排放时空演变格局研究

在卫星碳观测用于区域减排存在技术壁垒的背景下,全球尺度的高分辨率化石燃料二氧化碳(FFCO₂)排放清单成为区域FFCO₂排放研究的主要数据来源,但现有的全球尺度FFCO₂排放清单用于区域研究仍存在显著的不确定性。为此,本研究定量分析3种全球尺度的高分辨率FFCO₂排放清单(ODIAC 2020b, EDGAR v6.0, PKU-CO₂-v2)用于区域尺度研究的差异性和变异性,然后基于卡尔曼滤波将3组数据进行特征融合,探讨了粤港澳大湾区FFCO₂排放的时空演变格局。结果表明：(1)当前FFCO₂排放清单数据间存在着显著的差异性和变异性特点,以大湾区为例,在最佳表征空间分辨率3 km×3 km下,区域内网格单元的平均差异性达到140%,变异系数达到16.3%,单一的全球尺度FFCO₂排放清单数据用于区域或城市的FFCO₂排放研究结果不准确;(2)经卡尔曼滤波融合重构的2000—2018年长时间...     

海洋负排放技术及其生态治理功能前瞻

工业革命以来,人类活动导致的以二氧化碳为代表的温室气体持续排放,被认为与全球气候变化密切相关,引发诸多极端气候事件,导致海平面上升、海水酸化、海水暖化等一系列环境负面效应。海洋是地球最大的活跃碳库,增汇潜力巨大。为应对全球气候变化,人为干预海洋生态系统、促进其对大气二氧化碳额外吸收封存的海洋负排放技术体系成为国际研究热点。根据负排放技术的应用场景,目前海洋负排放技术体系涵盖侧重于生态保护和修复的滨海湿地蓝碳、侧重于环境友好型养殖产业的海水养殖环境碳汇和借助生态工程技术手段的负排放工程增汇。海洋负排放技术在实现人为增汇的同时,有望通过促进海洋生物的生长和繁殖、提高海洋生态系统的稳定性和抗干扰能力、促进海洋生态系统内部及其与陆地生态系统之间的资源循环利用,发挥其生态治理功能,从而应对海洋环流改变、海水酸化脱氧等全球海洋环境恶化以及人类活动污染的局部胁迫。     

青海湖泉湾镭同位素的空间分布与沿岸地下水排放评价

青海湖是青藏高原的重要组成部分,它是维系青藏高原东北部生态安全的重要水体.其沿岸地下水的排放直接影响了青海湖的水文生物地球化学过程,然而对该问题的研究仍然不充分.本研究于2014年对青海湖泉湾湖水、河水和地下水进行223Ra和224Ra活度的测定分析,并对泉湾湖水水平向和垂直向的Ra活度分布进行深入分析,最后估算并探讨了泉湾水体的停留时间和布哈河口沿岸地下水的排放通量.表层湖水、河水、地下水不同端元的水体223Ra和224Ra活度值分别为0.441和0.026 dpm/100 L、0.22和0.016 dpm/100 L以及0.061和1.30 dpm/100 L,最高值为地下水,其次湖水,河水最小;总体上泉湾湖水223Ra和224Ra活度随离岸距离增加分别由0.047到0.011 dpm/100 L和1.4到0.2 dpm/100 L的减小,垂向上Ra活度呈楔形分布,Ra活度在不同方向上的非保守性分布主要受到悬浮颗粒物解析的影响;通过水体滞留时间模型计算获得青海湖泉湾水体的平均停留时间为1.8天,进一步分析泉湾水体Ra的源汇项,应用镭同位素质量平衡模型获得泉湾布哈河口沿岸地下水排放通量为0.054～0.109 m3/(m2·d).     

中南半岛近海偶极子演变过程研究

中南半岛近海偶极子结构是指在夏季与越南离岸流伴生的一对中尺度涡现象,其中气旋涡位于离岸流北侧,反气旋涡位于离岸流南侧,偶极子结构对于中南半岛近海水文要素具有重要影响。本文基于卫星高度计数据和HYCOM海洋模式的模拟结果,以2012年为例研究了该偶极子的演变过程,结果表明：偶极子结构7月出现,9月初鼎盛,10月消失;鼎盛时,两个涡旋直径均大于300km,在温跃层引起的最大位温异常可达±5℃。垂向结构上,反气旋涡呈中心对称,而气旋涡有非对称性,且影响深度大于反气旋涡。在200m以下,气旋涡有随深度增加向东倾斜的趋势,而反气旋涡有随深度增加向西偏移的趋势,但该趋势在200m层以上并不显著。对偶极子涡旋区域进行能量分析,结果表明偶极子能量主要来自于越南离岸流提供的正压和斜压能量,即越南离岸流区域是偶极子结构的主要能量源,局地风场对偶极子结构的维持也具有重要作用。能量既可以由离岸流输送给涡旋,也可以从涡旋向离岸流转化,但总体上是离岸流向涡旋提供能量。     

广东省和江苏省大气甲醛时空变化对比分析

利用Aura/OMI月均甲醛对流层垂直柱浓度数据对2005年—2016年中国广东省和江苏省的大气甲醛的时空变化规律、不同排放源的前体物的潜在贡献进行了分析。甲醛在广东省主要集中在珠三角地区,在江苏省分布则相对较为均匀。2005年—2010年,随着经济发展,在两省都发现了大面积的甲醛增加趋势;相应的,在2011年—2016年,由于减排等治理措施的实施,在两省都有大面积的甲醛减少现象。广东省的甲醛主要呈现出春季、秋季高于冬季再高于夏季的特征;而江苏地区夏季甲醛浓度远高于其他季节,并与光照强度的季节性特征较为一致。此外,由于广东省甲醛分布的均一性较差,因此区域性因素(如地形等)对广东省甲醛分布可能有着较大的影响。各个排放源中,工业源、交通源对珠三角潜在贡献可能较大;自然源对梅州等林地覆盖地区可能有相对较高的影响;在江苏省,各个排放源对甲醛的贡献相对均衡,但夏季较为频繁的生物质燃烧可能对夏季高值甲醛有着相对较高的贡献。     

南海北部海面风速概率分布特征

利用南海北部的浮标、石油平台观测的海面风资料,分析了0~200 km范围内,不同离岸距离站点的风速的概率分布特征。观测结果指出,各站平均风速一般最大值出现在冬季,最小值出现在夏季,具有明显的季节变化特征,并且平均风速随着离岸距离的增大也逐渐增大。对于离岸距离较近的区域（100 km以内）,海面风基本符合双参数的Weibull分布,但对于100 km以外的海面风速概率分布与Weibull分布存在明显差异,随着离岸距离的增大,平均风速和风速标准偏差也相应增大。风速平均值与风速标准偏差的比值较小时,Weibull分布的偏斜度基本为正值,当比值较大时偏斜度转为负值。随着离岸距离的增大,出现与Weibull分布不一致的情况越来越多,且与对应的Weibull分布相比,其偏斜度越小,风速概率分布越不能用Weibull分布进行较好拟合。     

淡水生态系统温室气体通量监测方法综述

淡水系统是全球温室气体排放清单中最具不确定性的组成部分。淡水生态系统温室气体通量监测的方法多种多样,不同方法之间观测结果存在偏差,在一定程度上限制了全球或区域间的相互比较,是造成目前全球估算不确定性的重要原因。然而,目前关于淡水系统温室气体排放通量监测方法的系统梳理、比较及影响因素分析等鲜见报道。本研究在总结淡水系统温室气体排放特征的基础上,整理当前主要监测方法（箱法、边界层模型法、微气象法、倒置漏斗法）的基本原理、通用模型与算法、适用条件以及优缺点等,评价不同方法在实际应用中的适应性;进一步分析不同方法观测偏差的主要影响因素,提出当前箱法与边界层模型法存在方案众多、缺乏统一规范等问题,为研究方法的优化提供科学支撑;同时,综述了不同方法的对比研究,大部分研究发现箱法估算结果高于边界层模型法,而微气象法与箱法、边界层模型法观测的结果的一致性仍存在争议;最后,本研究提出未来应重点关注淡水系统温室气体通量监测方法的偏差来源及潜在影响,建议开展更多相关的方法学研究,进一步优化相关的估算模型及参数,研发具有普适性的监测规范,为提高监测结果的精度提供支撑。     

海上丝路背景下南亚地缘格局的解构与再建构

印巴战略平衡是南亚地区格局形成的基础,是影响中国海上丝路地缘安全最重要的变量之一。进入21世纪以来,由于印度和巴基斯坦在经济和军事尤其是核力量方面持续不平衡增长以及美国南亚战略发生转向,持续多年的南亚地区均势走向瓦解,以中美印大三角为核心的弹性均势体系正逐步取代过去中印巴和美印巴并行的双三角体系。一个缺少制衡且向西方倾斜的印度,可能会给中国印度洋海上油路安全以及西南边疆稳定带来更多不确定性;巴基斯坦的战略处境更加困难,其作为中国与穆斯林世界桥梁、屏蔽极端势力向新疆渗透的能力会有所削弱。未来中国应积极参与南亚地区再平衡建设,在利用经济合作增进地区互信的同时,还应强化对巴基斯坦的经济和军事支持,并在南亚次大陆周边寻找更多战略立足点,谨防在西太平洋和北印度洋两个方向被美日印联合压制,力求把海上丝路沿线地缘安全风险降到最小。     

南海西部风驱离岸急流次中尺度锋面的动力学分析

本文利用卫星观测资料和500 m分辨率数值模拟结果,结合理论分析,对南海西部夏季风场驱动的离岸急流海域次中尺度锋面及其不稳定对背景流场的动力学影响进行了研究。卫星观测和模拟结果表明,南海西部（WSCS）存在侧向尺度为O（1-10）km的次中尺度锋面,在地转和非地转运动的共同作用下,次中尺度密度锋面具有一阶Rossby（Ro）和Richardson（Ri）数。锋面诊断结果显示,沿锋面急流方向的风场强迫引起了显著的跨锋面Ekman净输送,有效地在跨锋面方向将表层冷水平流输送至暖水侧,导致海表浮力损失。减弱的垂向层结和增强的水平浮力梯度使得锋面海域出现负Ertel位涡（PV）,表明该密度锋面易受次中尺度对称不稳定（SI）的影响。次中尺度锋面不稳定引起的跨锋面次级环流能够显著增强垂向速度,其最大值可达100 m·d^-1。能量评估结果表明,次中尺度湍流的两个主要能量源,即地转剪切项（GSP）和垂向浮力通量（BFLUX）在锋面海域显著增强表明在沿锋面急流方向的风场强迫作用下,大尺度地转流的地转剪切动能和锋面有效位能能有效地通过锋面不稳定向次中尺度过程传递。因此,次中尺度锋面及其不稳定有助于增强局地垂向交换和正向串级地转能量,可以为夏季WSCS高叶绿素浓度的相干结构和锋面地转能量的正向传递提供新的动力解释。     

Estimation of wave forces on large compliant platforms

Compliant offshore structures such as spars, tension leg platforms (TLPs) and semi-submersibles have been dramatically improved in recent years due to their capability for deep water operation. Waves are the most important environmental phenomenon affecting these offshore structures. Estimation of wave forces is vital in offshore structure design. For large compliant offshore plat-forms, Morrison's equation is not valid anymore and usually diffraction theory is used. In this research, by using the finite difference method, a detailed analysis of the first-order diffraction of monochromatic waves on a large cylinder as a structural element is per-formed to solve the radiation and diffraction potentials. The results showed that the developed model is a reliable tool to estimate the wave forces and hydrodynamic coefficients on large structure elements when wave diffraction and radiation are considered.