Monitoring over‐winter soil water dynamics in a freezing and snow‐covered environment using a thermally insulated tensiometer

Water potential below a frozen soil layer was continuously monitored over an entire winter period (using thermally insulated tensiometers sheltered in a heated chamber) along with other soil, snow and atmospheric variables. In early winter, the freezing front advanced under a thin snow cover, inducing upward soil water flow in the underlying unfrozen soil. The freezing front started to retreat when the snow cover became thick enough to insulate the soil, resulting in the reversal of the flow direction in the unfrozen zone. These data provide a clear illustration of soil water dynamics, which have rarely been monitored with a tensiometer. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

中国区域性极端降水事件及人口经济暴露度研究

基于中国1960-2014年771个气象站的逐日降水资料,选取有效降水序列95百分位数作为极端降水阈值,将既定持续时间尺度和连续面积上超过阈值的降水事件定义为区域性极端降水事件。采用强度-面积-持续时间（Intensity-Area-Duration,IAD）法,根据极端降水事件空间和时间上的连续性特征,对不同持续时间的区域性极端降水事件演变趋势及暴露于极端降水事件下的人口和国内生产总值进行研究。结果表明:（1）相对强度最大的区域性极端降水事件主要集中在1960-1968、1991-1999和2006-2013年3个时段;（2）区域性极端降水事件最强中心主要分布在长江以南和东北地区,发生在北方的多为单日极端降水,南方多为持续多日的极端降水;（3）1960-2014年区域性极端降水事件影响面积有所增大,相对强度变化不明显;（4）暴露于极端降水事件影响区域内的人口和国内生产总值均呈显著增大趋势,暴露人口最多的年份在1983年,达到2408万人/d,暴露国内生产总值最多的年份在1998年,达到20亿元/d。      

5—6月东北冷涡持续活动及强度特征

利用1960—2012年5—6月NCEP/NCAR逐日再分析资料,基于冷涡经典定义,采取客观识别方法检索东北冷涡活动过程,根据东北冷涡活动时空变化特征给出东北冷涡持续活动过程标准, 通过冷涡强度指数进行定量化分析,该指数对冷涡持续活动过程具有较好表征意义。冷涡活动强对应5月乌拉尔山阻塞高压、贝加尔湖阻塞高压和6月鄂霍次克海阻塞高压活动频繁。通过强弱指数年合成,得到6月强指数年冷涡系统较深厚,集中于对流层中高层,冷心结构明显,具有一定大气斜压特征; 高层存在冷中心,低层有冷空气活动,中高层西风带呈明显的上游分流和下游汇合特征,分汇流之间呈东北高、西南低的偶极子阻塞形势;弱指数年冷涡系统较浅薄,主要集中在对流层中低层,冷心结构不明显,不存在阻塞形势。     

长江中下游地区暖区暴雨特征分析

利用2007到2013年5-9月间常规和非常规资料以及6 h一次的NCEP 1°×1°再分析资料,将长江中下游地区暖区暴雨按天气形势划分为冷锋前暖区暴雨、暖切变暖区暴雨以及副热带高压边缘暖区暴雨三种类型。统计表明暖区暴雨一般发生在距离切变线(锋线)100~300 km的暖区内。主要结论包括:(1)冷锋型降水强度偏弱且分布均匀,集中在5、6月;暖切变型发生次数最多且强度大,主要发生在6、7月长江中下游地区的偏南部;副热带高压边缘型发生次数最少但强度较大,发生在7、8月。暖区暴雨的发生次数及强度在大别山、皖南山区较为集中。(2)暖区暴雨中短时强降水贡献大。(3)冷锋背景下的暖区暴雨一般产生在锋前低压槽中,暴雨落区与高低空急流耦合有紧密联系;暖切变型以低层暖切变线为主要天气背景,地面常有弱静止锋,暖区对流活动与中尺度急流结构、地形强迫等因素存在较高的相关性;副热带高压边缘暖区暴雨与局地的水汽积累和对流不稳定条件的发展有密切关系。据此建立三类暖区暴雨的概念模型。     

中亚低涡背景下南疆西部两次强冰雹环境场对比分析

利用常规资料、14:00加密探空、NCEP1°×1°再分析资料,对比分析2013年6月18日和2014年6月23日南疆西部两次强冰雹环境场及物理机制,表明两次冰雹环境场有相同之处:在环流经向度较大的中亚低涡背景下,前期有明显降水,傍晚前后由中亚低涡后部西北气流下产生,高空干冷平流、低层暖湿环境、较大的垂直温度递减率及低层辐合线或切变线为冰雹天气提供了强不稳定层结和动力触发条件,为冷平流强迫类型。但两次冰雹中亚低涡位置、强度、物理机制变化等有所不同:"6·18"中亚低涡压至南疆西部,低涡强,西北风大,而"6·23"中亚低涡在巴尔喀什湖附近,位置偏北,低涡较弱,西北风较小;"6·18"偏西北气流、风(垂直)切变、强回波伸展高度、层结不稳定、水汽及动力等变化均较"6·23"明显偏强;"6·18"的0℃层和-20℃层的高度均比"6·23"的低300~400 m;"6·18"低层南疆盆地偏东风日变化明显,即傍晚到夜间增强,山前东西风辐合促使上升运动发展,并有明显的中尺度垂直环流圈,而"6·23"低层为西北风风速辐合及与偏东风的切变。     

强厄尔尼诺事件下2016年1月中国南方超级寒潮的动力学机制:瞬变波对大气长波异常的调制

本文采用Plumb三维波活动通量和局地Eliassen-Palm通量诊断方法,利用欧洲中期天气预报中心的逐日再分析资料ERA-Interim,分析了超强厄尔尼诺背景下2016年1月下旬中国南方超级寒潮的动力学机制：瞬变波对大气长波异常的调制。前期2015年12月的北大西洋海表热通量正异常,有助于后期大西洋阻塞形势的维持。大气长波能量沿大圆路径从大西洋阻高经乌拉尔地区向东亚中低纬度传播并在此辐合,导致了乌拉尔阻高和华北横槽的经向结构,更多强冷空气聚集在异常偏南的纬向槽线附近。寒潮爆发前夕,2支瞬变波列活跃在亚欧大陆。北支瞬变波列调制了北方的大气长波,使横槽转竖;南支瞬变波列协同调控了南方的大气长波,使南支印缅槽减弱;两者共同作用,促使冷平流大举南下,直达华南沿海,南方寒潮发生。     

鲁中南一次暴雨过程的特征和成因分析

利用常规气象观测资料、NCEP 1°×1°逐6h的再分析资料、GPS可降雨资料和地闪定位资料,对2013年7月4—5日山东中南部出现的暴雨到大暴雨天气过程的不同阶段特征和成因进行了分析,结果表明:本次暴雨过程是冷暖切变线所引发,暴雨的水汽源于南海;低空急流的强弱和水汽通量的大小呈正相关;暖切变线暴雨的雨强、影响范围和持续时间明显大于冷切变线暴雨;冷、暖切变线GPS可降雨量表现不同,前者短时间内增幅大,地面强降雨在峰值出现1h后发生,对地面降雨变化反映较敏感,后者强降雨出现前8h可降雨量快速上升,可降雨量峰值对应地面降雨大值,对地面降雨变化反映不敏感;冷切变线对流性更强,地闪频次为暖切变线降雨的2倍,正地闪频次为暖切变线降雨的1/2,负地闪频次为暖切变线降雨的2倍;降雨云团正、负地闪活跃程度呈反相位关系,正、负地闪的变化能很好地反映强降雨的变化;冷、暖切变线动力结构不同,前者物理量场从低层到高层向北倾斜,后者则为垂直分布;冷切变线上升运动区较暖切变线深厚。     

松辽盆地南缘基性岩脉中捕获锆石U-Pb年龄及其对基底岩浆事件的制约

团山子基性脉岩为松辽盆地南缘晚中生代最后一期岩浆活动,在其中获得了较多的捕获锆石。为了反映松辽盆地基底岩浆活动事件,对基性脉岩中捕获锆石进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb定年。捕获锆石阴极发光(CL)图像和Th/U比值显示具有岩浆成因的特点。从锆石定年结果得到8组年龄,反映出早侏罗世晚期(176Ma)、海西期(291Ma)、加里东期(467Ma)、新元古代(942Ma)、中元古代(1368Ma)、古元古代(1886Ma和2165Ma)、新太古代(2458Ma)岩浆事件记录。松辽盆地南部基底组成以古生代和早中生代岩浆岩为主,并可能存在西保安群前寒武纪结晶基底(942Ma),并经历了复杂的岩浆演化。中元古代、古元古代、新太古代年龄的锆石具有磨圆和反应边,可能为与华北克拉通岩浆事件形成的锆石被搬运到松辽盆地南部,并被再次捕获的结果,反映松辽盆地南部与华北大陆具有一定的联系,但不确定存在该期的结晶基底。     

强壮前沟藻(Amphidinium carterae Hulbert)在多重逆境条件下的生长和生理响应

尽管单一逆境条件对浮游植物产生的影响已被广泛重视,然而对于多重逆境条件对藻细胞生长生理的研究仍有空白。本研究通过测定强壮前沟藻(Amphidinium carterae Hulbert)光密度(OD750)、叶绿素a含量(chl a)、光合作用效率(F_v/F_m)、碳氮比(C/N)等多个生理指标,分析其在9种环境下(常温光照、低温和低温黑暗三种物理环境,结合全营养、缺氮、缺磷三种营养状态)对多重逆境的生长和生理响应。研究结果表明,在多重逆境条件下,单一物理逆境因素(低温或黑暗)较氮限制或磷限制对藻细胞生长和生理的不利影响更为显著。营养限制并同低温环境双重作用对生物量和碳氮比产生显著性影响(P0.01)。此外,低温和黑暗条件耦合作用下,SYTOX Green染色强度处于较低水平,chl a稳定、F_v/F_m有所升高,强壮前沟藻在逆境环境下作为群体的衰亡得以缓解。     

Limited differences among habitats in deep‐sea macro‐infaunal communities off New Zealand: implications for their vulnerability to anthropogenic disturbance

The spread of human activities into the deep sea may pose a high risk to benthic communities and affect ecosystem integrity. The deep sea is characterized by physical and biological heterogeneity and different habitat types are likely to differ in their vulnerability to anthropogenic impacts. However, across‐habitat comparisons are rare, and no comprehensive ecological risk assessment has yet been developed. To address this gap in our knowledge, we compared macro‐infaunal community structure in four habitats (slope, canyons, seamounts and methane seeps) at depths between 700 and 1500 m in the Hikurangi Margin and Bay of Plenty regions off New Zealand. The most striking contrast in community structure was between the two study regions, due to an order of magnitude difference in macro‐infaunal abundance that we believe was caused by differences in surface productivity and food availability at the sea bed. We found differences in structural and functional attributes of macro‐infaunal communities among some habitats in the Hikurangi Margin (slope, canyon and seep), but not in the Bay of Plenty. We posit that differences between canyon and slope communities on the Hikurangi Margin are due to enhanced food availability inside canyons compared with adjacent slope habitats. Seep communities were characterized by elevated abundance of both symbiont‐bearing and heterotrophic taxa, and were the most distinct, and variable, among the habitats that we considered on the Hikurangi Margin. Communities of seamounts were not distinct from slope or canyon communities on the Hikurangi Margin, probably reflecting similar environmental conditions in these habitats. The communities of deep‐sea canyon and seep habitats on the Hikurangi Margin were sufficiently dissimilar from each other and from slope habitats to warrant separate management consideration. By contrast, the low dissimilarity between communities of canyon and slope habitats in the Bay of Plenty suggests that habitat‐based management is not required in this region, for macro‐infauna at least. Although the two study regions share similar species pools, populations of the Hikurangi Margin region may be less vulnerable than the sparser populations of the Bay of Plenty due to the higher availability of potential colonizers and faster population growth. Thus regions, and habitats in some regions, should be subject to separate ecological risk assessment to help identify the key risks and consequences of human activities, and to inform options for reducing or mitigating impacts.