The Control Of Coherent Eddies In Vegetation Canopies: Streamwise Structure Spacing, Canopy Shear Scale And Atmospheric Stability

An analogy has been established between a plane mixing layer and the atmospheric flow near the top of a vegetation canopy. It is based on a common feature, a strong inflection in the mean velocity profile, responsible for hydrodynamical instabilities that set the pattern for the coherent eddies and determine the turbulence length scales. In an earlier study, this analogy was tested using a small data set from thirteen experiments, all in near-neutral conditions. It provided a good prediction of the streamwise spacing _w of the dominant canopy eddies (evaluated from time series of vertical velocity) that appears to depend on a shear length scale L_s = U(h)/U'(h), where h is canopy height, U is mean velocity and U' the vertical gradient dU/dz. The present analysis utilizes an extensive data set of approximately 700 thirty-minute runs, from six experiments on two forest sites and a maize crop, with a large range of stability conditions. _w was estimated for each run using the wavelet transform as an objective, automated detection method. First, the variations of _w and L_s with atmospheric stability are discussed. Neutral and unstable values exhibit a large scatter whereas in stable conditions both variables decrease with increasing stability. It is subsequently found that _w is directly related to L_s, in a way close to the neutral prediction _w /h = 8.1L_s/h.The Strouhal number S_tr = L_s /_w is then shown to vary with atmospheric stability, weakly in unstable conditions, more significantly in stable conditions. Altogether these results suggest that, to some extent, the plane mixing-layer analogy can be extended to non-neutral conditions. It is argued that the primary effect of atmospheric stability, at least in stable conditions, is to modify the shear length scale L_s through changes in U(h) and U'(h), which in turn determines the streamwise spacing of the active, coherent motions.     

雷诺数对藻类垂向分布特性的影响

为研究紊流水体中藻类的垂向分布特性,依据三峡水库次级河流回水段的水动力状况,自行设计了水流实验装置,选取次级河流回水区水华高发时段的气候状况和营养盐水平为实验条件,研究了雷诺数对蓝藻、绿藻和硅藻垂向分布的影响以及雷诺数对不同水深处藻类的悬浮和聚集行为的作用.研究结果表明:在水温为20℃、光照强度为5000 lx的富营养水体中,当断面平均流速在0～0.005 m/s、雷诺数在0～1750时,蓝藻主要悬浮聚集在0.2～0.8 m的表层水体中;而当断面平均流速在0.1～0.5 m/s、雷诺数在35000～175000时,硅藻主要悬浮聚集在0.2～0.8 m的表层水体中;与蓝藻和硅藻相比,绿藻适宜的雷诺数范围更宽,当断面平均流速在0～0.05 m/s、雷诺数在0～17500时,绝大部分的绿藻都能悬浮聚集在0.2～0.8 m的表层水体中.     

芦苇化感组分对羊角月牙藻和雷氏衣藻生长特性的影响

研究了从芦苇(Phragmitis communis Trin)中分离得到的化感组分对羊角月牙藻(Selenastrum caprtcornutum)和雷氏衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)生长特性的影响.在藻类生长的对数期向培养液中投加不同浓度的化感组分,分别测定并观察了培养期间受试藻种藻密度和藻细胞形态的变化情况.结果表明,该化感组分对羊角月牙藻藻密度的增长具有明显的抑制作用,半效应浓度(EC50.7d)值为0.60mg/L,同时使羊角月牙藻细胞内部结构改变,形态变大.投加6mg/L化感组分后,藻细胞平均宽度是对照组的1.5倍.该化感组分对雷氏衣藻藻密度的增长没有明显的抑制作用,但使其运动性能降低.     

城市湖泊春季绿藻水华特征及其影响因素——以宁波月湖为例

城市湖泊富营养化问题日趋严峻,以往对水华的研究多集中于大型自然淡水湖库,而对小型城市浅水湖泊的水华动态相对较少.以宁波月湖为研究对象,探讨水华暴发期间浮游植物变化特征及与影响因子之间的关系,以期判别影响城市湖泊水华的主控因子.月湖水华期间营养盐水平处于中富营养至极端富营养之间,此次共检出浮游植物8门61属,藻种组成以绿藻门（51.79%）和硅藻门（21.43%）为主,各点位浮游植物生长主要受水温、光照驱动,经历了隐藻门→硅藻门→绿藻门→蓝藻门的演替.水华种为雷氏衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）,总藻密度最高达到1.55×10⁸ cells/L,水华暴发后各点位衣藻属比例升高（最高达到81.10%）,群落结构呈现单一化特征.通过Pearson相关性分析和RDA分析发现衣藻属生长与水温、pH、总磷浓度均呈显著正相关,春季气温回升、天气持续晴好,城市浅水湖泊高营养盐负荷、水体流动性差等特点为带鞭毛的衣藻属提供了适宜的生存条件,在环境条件均适宜的情况下拥有最大生长潜力的衣藻属在营养盐、光照等竞争中生长速率明显优于其他藻种,从而发生绿藻水华.     

合肥塘西河异味物质及异味影响因子研究

以合肥市塘西河为研究对象,2014-2015年逐月对其水体水质和异味物质进行监测,同时结合塘西河浮游植物群落结构调查,综合分析塘西河异味物质变化规律及其影响因素.研究发现,塘西河异味暴发集中发生在夏季,夏季二甲基异莰醇浓度可达4909 ng/L,土腥素浓度可达197 ng/L.浮游植物群落结构调查表明,秋、冬季塘西河优势种类为蓝藻,春、夏季为硅藻、绿藻或隐藻.主成分分析得到5种主成分分别解释了光照、有机质、微生物活动、氮、磷等对水质的影响.相关性分析结果表明,氮是塘西河异味的限制因素,水体中氮浓度较高是异味产生的重要原因.     

南京市不同功能分区风场特征的大涡模拟研究

本文选取南京市新街口商业区和白下路居民区作为典型研究区域,利用大涡模式(Parallelized Large Eddy Simulation Model,PALM)模拟不同入流风速和风向对流场的影响。结果表明,不同入流风速条件下归一化风廓线基本一致,风廓线总体上主要受到功能区自身建筑物形态的影响,在中性层结下城市冠层内平均风速随高度的变化接近于指数分布。而本文计算得到的指数风廓线衰减系数的范围为0.55~0.81,高于目前城市冠层模式中的默认值,说明目前的城市冠层模式对建筑物密集区域的风速衰减可能存在低估。风速衰减系数主要受迎风面面积的影响,随迎风面积指数的增加而增大。迎风面积指数随入流风向发生改变,在本文研究的商业区和居民区中,行人高度风速随入流风向的改变最大下降幅度可分别达8%和10%。行人高度风速一般在与入流风向平行的街道和开阔的空地上较大,在建筑物密集分布的区域风速较低,由于强烈的狭管效应部分区域的风速可以超过入流风速。不同城市结构中入流风向的影响也不同,在十字路口、对称和非对称街谷以及多排建筑物中局地风场随入流风向存在各种变化。     

2004年春季东海赤潮高发区COD分布及其与赤潮关系的初步研究

2004年4～5月初在东海赤潮高发区暴发的特大规模原甲藻赤潮前期和暴发初期对该海域进行的现场调查,并对该海域COD的分布特征进行了探讨。结果表明,赤潮暴发前COD为0．295-1.836mg／L,主要受陆源输入影响。根据其在局部海区底层出现的异常升高结合其他参数分析可对特定海区潜在赤潮暴发的可能性进行评估。赤潮暴发时COD为0．36～3．14mg／L,表层和中层与叶绿素存在显著正相关关系,表明其主要受生物影响。富营养化指数表明赤潮暴发前近一半海域已经处于富营养化状态,但COD对富营养化的贡献不如营养盐重要。     

珠江口盆地白云凹陷晚渐新统-早中新统沉积特征及演化规律

以珠江口盆地白云凹陷钻井、测井、地震和古生物资料为基础,结合前人研究成果,系统的分析了白云凹陷晚渐新统到早中新统沉积相发育特征及凹陷沉积充填演化过程。研究结果表明,珠海组下部发育大型陆架边缘三角洲沉积,地震反射特征表明该三角洲发育三期;钻遇水下分支河道、支流间湾、河口坝及远砂坝微相,沉积物以富砂为特征,发育冲刷-充填构造、递变层理及较粗的水平潜穴等多种构造;珠海组上部为浅海相,沉积物以海相砂泥岩互层为主,此时期陆架坡折带位于白云凹陷南坡;珠江组沉积时期,海平面升降旋回频繁,陆架坡折带迁至凹陷北坡。随着古珠江流域扩大,沉积物输入量增加,在珠江组下部发育了深水扇,沉积物以细-粗砂岩为主,夹少量粉砂岩及深海泥岩,发育颗粒流、液化流、浊流及碎屑流等四种主要的重力流,钻遇内扇水道,中扇废弃水道及水道间漫溢沉积,外扇深海泥沉积;珠江组上部为半深海相,沉积物以深海泥岩为主。     

川北地区灯二段储层特征及其形成机制

依据野外及钻井岩心的宏观、微观特征,结合相应的地化资料,对川北地区灯影组灯二段的储层特征及主要控制因素进行了较为详细的研究。研究认为,其储集岩主要为颗粒粘连白云岩、藻叠层白云岩和白云质岩溶角砾岩,储集空间以次生成因的藻粘连格架溶孔、顺层溶孔—溶洞—溶缝和穿层葡萄花边溶洞最为常见,储层类型多为孔洞型,常规物性具有低孔—低渗特征;颗粒粘连滩和藻丘为区内优质储层的发育提供物质基础,压实—压溶和多期胶结作用是原生孔隙消失的基本原因,桐湾运动Ⅰ幕导致的表生岩溶作用是储层形成的关键。颗粒粘连滩、藻丘与表生岩溶水平潜流带的叠加使其储层主要分布在灯二段的中部。该研究结果可为川北地区震旦系灯影组油气勘探提供依据。     

北京城市下垫面对雾影响的数值模拟研究

为了探究北京城市下垫面对雾天气过程的影响,为北京地区雾数值预报水平的提高提供理论基础和科学依据,选取2011年10月29日北京地区雾天个例进行了数值模拟试验,通过对WRF/Noah/UCM模式系统中城市冠层参数的调整,显著改善了模式对此次雾天气过程的模拟效果.使用参数调整后的模式系统通过敏感性试验分析研究了北京城市下垫面对雾发生、发展和消散过程的影响.结果表明：参数调整后的WRF/Noah/UCM模式系统能够与实际观测较相符地模拟此次发生在北京地区的雾天气过程,北京城市下垫面主要通过对温度的改变对雾的形成、发展和消散产生显著影响,使雾不易在城市及其附近形成和发展,延后城市地区雾的形成,但城市的存在也使得城市地区及其附近雾不易消散,相较于没有城市时消散时间延后.