CMIP5地球系统模式溶解氧模拟结果分析

本文基于常用的统计方法,通过与WOA09观测的海洋溶解氧浓度数据进行比较,定量地评估了9个CMIP5地球系统模式在历史排放试验中海洋溶解氧气候态特征的模拟能力。在海表,由于地球系统模式均能很好地模拟海表温度（SST）,模式模拟的海表溶解氧浓度分布与观测一致,模拟结果无论是全球平均浓度偏差还是均方根误差均接近0,空间相关系数与标准偏差接近1。在海洋中层以及深层这些重要水团所在的区域,各模式的模拟能力则差异较大,尤其在溶解氧低值区（OMZs）所在的500m到1000m,各模式均出现全球平均偏差、均方根误差的极大值以及空间相关系数的极小值。在海洋内部,模式偏差的原因比较复杂。经向翻转环流和颗粒有机碳通量均对模式的偏差有贡献。分析结果表明物理场偏差对溶解氧偏差的贡献较大。一些重要水团,比如北大西洋深水,南极底层水以及北太平洋中层水在极大程度上影响了溶解氧在这些海区的分布。需要指出的是,虽然在海洋内部各模式模拟的溶解氧浓度偏差较大,但是多模式平均结果却能表现出与观测较好的一致性。     

水体悬浮颗粒物中溶解态黑碳(DBC)的含量估算——以渤海为例

溶解态黑碳(DBC),通常被认为是黑碳或降解产物中可溶解于水的组分.作为一类具有高疏水性稠环芳香结构的物质, DBC完全可能以吸附在悬浮颗粒物或颗粒态有机物的形式存在(PDBC),并且不等同于黑碳颗粒物(PBC).然而,目前环境样品中测量黑碳的主流方法,尤其是颗粒物的处理方式,并未对这一部分黑碳进行测定.因此,自然界中DBC的量在很多研究中有可能被低估,使得目前关于DBC地球化学行为以及定量研究结果的可靠性存疑.本研究基于之前在渤海工作的详细数据,包括PBC、 DBC,以及颗粒有机碳含量、悬浮颗粒物浓度、多环芳烃含量,通过对比实测多环芳烃固液分布情况,圈定出渤海表层水体中PDBC固液分布系数(Kd)大致在0.018～0.072之间,含量在1.637～6.449μg C L^-1之间.同时,估算出渤海水体悬浮颗粒物上PDBC储量(2.049～8.194Gg),低于PBC储量(15.16Gg),却同属一个数量级,该结果表明, PDBC是渤海水体环境中DBC的重要存在形式.明确DBC在水体中的吸附解吸附过程是厘定DBC源汇定量关系以及完善海洋DBC迁移转化过程的重要一环.     

华南两次强台风暴雨过程的水汽与湿位涡对比分析

【目的】探讨不同季节但路径相似的台风暴雨的相关特征,为不同季节的台风暴雨落区预报提供参考依据。【方法】利用常规的探空和地面资料以及NCEP/NCAR1°×1°全球再分析资料,计算2个强台风的水汽通量散度和湿位涡场。对比分析水汽通量辐合、湿位涡正压项(MPV1)和斜压项(MPV2)的水平和垂直分布特征,以及与暴雨落区的对应关系。【结果】秋季的"彩虹"台风高层副热带高压加强,而中低层冷空气和东南气流的汇合使"彩虹"台风的东侧和北侧获得更有利的动力环境条件;而夏季的"威马逊"台风北侧无冷空气影响,台风南侧外围强盛的西南季风气流卷入。台风"威马逊"期间,强的水汽通量辐合中心始终在台风及其残涡中心的南侧和西侧;台风"彩虹"登陆后60 h内一直持续有2支强盛的气流向台风中心输送水汽,而水汽通量的辐合中心与"威马逊"相反,位于台风中心的北侧和东侧,东南气流的卷入以及维持时间长使暴雨增幅。台风"彩虹"登陆后高层高值MPV1扰动下传,低层MPV2> 0并增强,湿斜压性得以增强,有利于垂直涡度增长,使台风低压得以维持和发展;登陆后48～66 h 925 hPa层MPV1为负值,使对流不稳定能量及潜热能的释放,有利于暴雨的维持。而台风"威马逊"登陆后湿斜压性增强不明显。2个台风强降水中心大致位于925 hPa MPV1正负中心过渡带偏向负中心一侧;"威马逊"过程低层MPV1负值中心在正值中心的左侧,对应着西南季风的汇入区;而"彩虹"过程低层MPV1负值中心在正值中心的右侧,对应着冷空气和东南气流的汇合区。这是2个台风暴雨落区差异的成因之一。【结论】本研究得出的湿位涡诊断结果对台风暴雨落区预报具有较好的指示意义。     

室内模拟水位下退耕还湿地表层土壤温室气体排放研究北大核心CSCD

在中国科学院东北地理与农业生态研究所的科研温室中,进行了实验期为60 d的室内模拟实验,在-5 cm、0 cm和5 cm的模拟水位下,测定和计算出采集自洪河国家级自然保护区的2010年、2014年、2016年弃耕的退耕还湿地和天然小叶章沼泽表层(0~20 cm深度)土壤的CO2、CH4和N2O排放通量。研究结果表明,随着水位的上升,2010年、2014年、2016年弃耕的退耕还湿地和天然小叶章沼泽表层土壤的CO2和N2O排放通量在减小;与-5 cm和5 cm的模拟水位下相比,0 cm水位下表层土壤的CH4排放通量相对最大;随着实验天数的增加,2014年、2016年弃耕的退耕还湿地和天然小叶章沼泽表层土壤CH4排放通量在波动增大;水位越高,其对退耕还湿地表层土壤CO2、N2O总排放量和温室气体的全球增温潜势的抑制作用越明显。     

台湾海峡夏季与冬季的水体及热盐通量观测

利用在台湾海峡附近的下放式声学多普勒流速剖面仪(Lowered Acoustic Doppler Current Profiler,LADCP)观测资料和温盐观测资料,通过对连续站的两个季节观测进行正压和斜压潮流分析从而去除潮流得到准定常流,并在此基础上计算了南海和东海之间通过台湾海峡输运的水体及热盐通量。结果表明:台湾海峡大部分海域是半日潮海区(正规半日潮及不正规半日潮海区),半日潮主要分量为太阴半日分潮M2;台湾海峡的水体输运及热盐通量呈现明显的季节变化:夏季台湾海峡内表现为一支东北流向的海流,即台湾海峡暖流,存在3.3 Sv(1Sv=106 m3/s)的东北向水体输运,冬季东北季风较强,西南方向的海流加强,混合层可达到底部,存在1.8 Sv的东北向水体输运。与此对应的热盐通量分别为:夏季热通量为0.34×1015 W,盐通量为118.6×109 g/s;冬季热通量为0.14×1015 W,盐通量为72.9×109 g/s。该结果对台湾海峡通量的研究给出了一个直接观测的准确值,并为相关的数值研究提供了参考。     

一次入海气旋在黄渤海造成的海雾过程分析

利用0.25°×0.25°逐小时ERA5再分析数据、中国气象局地面观测资料和卫星遥感监测资料对2020年5月2-4日移入黄海的温带气旋引发大范围的海雾过程进行了分析,结果表明：（1）本次海雾主要发生在入海气旋的西侧和北侧,同时具有平流冷却雾和锋面雾的性质。（2）黄渤海雾发生期间气海温差在0.5～2.5℃,2 m高度露点温度略高于海温。（3）在气旋西侧和北侧都出现了雨转雾的现象,并且从青岛L波段雷达监测温度廓线显示在500 m和1500 m高度上出现“双逆温”。（4）气旋造成的湿空气辐合是本次海雾过程的重要水汽来源,降水的加湿和蒸发冷却效应同样使得近海面大气饱和度快速增长。（5）黄渤海大部海域感热通量和潜热通量均为负值,湍流热通量主要表现为大气向海洋输送,气旋造成的垂直风切变增强了大气机械湍流,使得大气和海洋进行充分的热量交换从而促进海雾在垂直方向发展。     

潜水的降雨入渗补给模型研究

根据土水势能原理,在试验、监测资料基础上,建立活塞武、扩散式两种入渗补给模型和单一入渗、单一蒸发及入渗蒸发三个子模型,与此相应地建立了积水模型法,表面通量法,毛细带上缘通量法和零通量面法的数学模型,描述入渗补给的时、空变化过程,计算降雨入渗补给量,从土水势能观点提出降雨入渗补给的物理机制,并在实际应用中得到了证实。     

深圳市大气210Pb的活度浓度、沉降通量和沉积速率研究

2017年1月至12月,研究分析了深圳市大气气溶胶中210Pb的活度浓度、沉降通量和沉积速率.结果表明,深圳市大气210Pb比活度范围为0.59～4.72 mBq/m3(平均值为1.58 mBq/m3);沉降通量范围为0.45～1.31 Bq/(m2·d)(平均值为0.74 Bq/(m2·d));沉积速率范围为0.09...     

长江河口区上段水、悬沙通量及其对北支演化的意义

2007年9月在长江河口3条控制断面的全潮观测结果表明,长江口南支均以落潮流和落潮输沙占优,而北支大、小潮期间的水沙输运特征迥异; 其特征与长江径流、河口地形地貌特征密切相关。小潮期间,长江口北支以落潮流占优; 大潮期间,则以涨潮流占优,且悬沙输运率比小潮期间增大一个数量级。分析结果进一步表明,从1958年至今,长江口北支的分流比呈下降的趋势,已由11.8% 降至目前的1.9%; 长江口北支也由早期的悬沙输入(与径流方向相反)通道变为输出通道,目前其分沙比仍达6.4% ~7.9% 左右。总体上,分流分沙比呈显著减小趋势,这是长江口北支萎缩的重要特征之一。此外,北支分沙比显著大于分流比,将可能造成北支的进一步淤积。