地幔对流研究的一些新进展

地震学，地球动力学研究倾向于全地幔对流模型；地球化学研究则支持分层地幔对流。无论是简单的全地幔对流模型或分层地幔对流模型，都不能完全解释全部观测事实，为了协调二者的矛盾，人们提出了一些其它混合类模型，其中最有影响的是最近的拉瓦灯（Lava lamp)模型，这类模型目前尚缺乏有力的直接观测支持，因此，还需要随着高精度观测资料的积累和综合分析的深入，进一步完善和改进。     

基于地理探测器的区域土壤耕层有机碳含量 多元复合模型构建——以珠三角核心区为例

区域土壤耕层有机碳含量的精确测算,对于研究全球碳循环至关重要,但其影响因素多,空间变异性强,现有插值测算方法精度偏低。从提高测算精度出发,基于地理探测器技术,改进传统的协同克里格插值方法,构建多元复合模型进行区域土壤耕层有机碳含量的测算,并以珠三角核心区为例进行实际验证。结果表明：1）珠三角核心区土壤耕层有机碳含量空间变异与地形、水文、土壤和农田利用方式等有关,不同因素的贡献力存在较大差异,各因素贡献力（q统计量）在0.076~0.201之间,其中土壤理化性状与农田利用方式的贡献力大于地形、水文,区别不同因素的贡献力进行土壤耕层有机碳含量的精确测算应是客观要求。2）依照地理探测器分析结果,基于不同因素贡献力构建土壤耕层有机碳含量多元复合模型,插值测算精度明显提升,在珠三角核心区普通克里格、地理加权回归克里格和BP神经网络克里格的土壤耕层有机碳含量插值结果精度较多元复合模型下降16.62%、23.86%和37.33% 。由结果发现,多元复合模型突破了现有算法中辅助因素数量的局限,有效抑制了区域SOCC测算过程中的影响因素耦合噪声,降低了测算结果的不确定性。     

High-resolution mass spectrometric characterization of dissolved organic matter from warm and cold periods in the NEEM ice core

Dissolved organic matter(DOM) is an important component of ice cores but is currently poorly characterized. DOM from one Holocene sample(HS, aged at 1600–4500 B.P.) and one Last Glacial Maximum sample(LS, aged at 21000–25000 B.P.) from the North Greenland Eemian Ice Drilling(NEEM) ice core were analyzed by ultra-high resolution Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry(FT-ICR-MS). CHO compounds contributed 50% of the compounds identified in negative-ionization mode in these two samples, with significant contributions from organic N, S, and P compounds, likely suggesting that marine DOM was an important source in these samples. Overall, the chemical compositions are similar between these two samples, suggesting their consistent DOM sources. However, subtle differences in the DOM between these two samples are apparent and could indicate differences in source strength or chemistry occurring through both pre-and post-depositional processes. For example, higher relative amounts of condensed carbon compounds in the HS DOM(5%), compared to the LS DOM(2%), suggest potentially important contributions from terrestrial sources. Greater incorporation of P in the observed DOM in the LS DOM(22%), compared to the HS DOM(13%), indicate more active microbiological processes that likely contribute to phosphorus incorporation into the DOM pool. Although these two samples present only a preliminary analysis of DOM in glacial/interglacial periods, the data indicate a need to expand the analysis into a broader range of ice-core samples, geographical locations, and glacial/interglacial periods.     

中国泛华北地区冷季高架对流特征气候统计分析

本文利用常规地面、高空、区域自动站观测资料、灾害性强对流天气监测记录资料以及NCEP分析数据,对2000—2015年泛华北地区(32.5°~53.5°N、105°~135°E)冷季(除6、7、8月以外)高架对流时空分布特征、锋面环境特征以及不稳定机制进行统计分析。研究发现,泛华北地区冷季高架对流多发生于河南中北部、山东西部及河北中南部。从季节分布来看,2和11月是冷季高架对流发生最多的月份,呈"双峰型"分布特征。冷锋是引发泛华北地区冷季高架对流的主要锋面系统,约占高架对流事件总数的60%。高架对流发生时常伴随有较强的冷垫及锋面逆温,有超过半数的高架对流发生在温差超过6℃的逆温层之上。逆温层顶高多位于850hPa之上甚至能达到700hPa。高架对流发生时多伴随有20~30m·s~(-1)的0~6km强垂直风切变,这一强斜压特征有利于条件对称不稳定及其导致的高架倾斜对流的发生。经过分类与统计发现,条件对称不稳定和弱条件稳定度或近湿中性大气层结下的锋生强迫引发的较强上升运动是造成华北冷季高架对流的主要不稳定机制。     

基于数值预报和随机森林算法的强对流天气分类预报技术

随机森林算法是当前得到较为广泛应用的机器学习方法之一,有着很高的预测精度,训练结果稳定,泛化能力强,解决多分类问题有明显优势。本文将随机森林算法应用于强对流的潜势预测和分类,分短时强降水、雷暴大风、冰雹和无强对流四种类别,基于2005—2016年NCEP 1°×1°再分析资料计算的对流指数和物理量,开展强对流天气的分类训练、0～12 h预报和检验,经2015—2016年独立测试样本检验表明,针对强对流发生站点的点对点检验,整体误判率为21. 9%,85次强对流过程基本无漏报,模型尤其适用于较大范围强对流天气。随机森林算法筛选的因子物理意义较为明确,和主观预报经验基本相符,模型准确率高,可用于日常业务。     

青藏高原地区一次强对流过程中UTLS大气成分分析

青藏高原是对流层水汽和污染物进入平流层的一个重要通道,这些大气成分会对全球气候产生重要影响。利用MLS探测资料和ERA-Interim资料,对2012年7月5日发生在青藏高原中部的一次强对流活动中对流层上部平流层下部(UTLS)H_2O、O_3、CO和IWC的分布特点进行分析,并通过Wei公式估算穿越对流层顶的臭氧和水汽通量。分析结果表明:(1)O_3混合比在100hPa附近相对多年平均略微增加,从0.3×10~(-6)(V)增加到0.9×10~(-6)(V);CO混合比在150hPa以下最大值增加了0.08×10~(-6)(V);H_2O混合比在215hPa附近增加了80×10~(-6)(V);IWC在对流过程中增加明显,在215hPa处的含量最大达到了0.027g/m~3,比多年平均值增加2倍多。(2)对流活动开始前,向上穿过对流层顶的运动逐渐增强,且总的臭氧和水汽通量输送主要由垂直方向的瞬时运动变化贡献。因此高原上的强对流活动对对流层低层大气的抬升作用会使UTLS的大气成分发生相应变化。     

基于环境因素约束的农户土地利用效率及影响因素分析 ——以河南省粮食生产核心区为例

在农户土地利用引起的环境问题日益严重的背景下,如果农户土地利用效率的测度只考虑“好”产出,而忽略“非意欲”的环境产出,可能造成测度结果不准确。因此,将“非意欲”产出引入农户土地利用效率评价模型,利用河南省粮食生产核心区农户抽样调查数据测度环境因素约束下的农户土地利用效率,并探讨其效率状况及影响因素。主要的结论如下：① 调查区域环境因素约束下的农户土地利用效率平均值仅为0.612,效率值总体不高,有较大的提升空间。不同规模农户的土地利用效率差异较大,二者呈现“U型”变化趋势。② 环境因素约束下的农户土地利用效率的影响因素来自多个方面。其中,农户生计方式兼业化在一定程度上降低了环境约束下的农户土地利用效率;种植结构调整虽然能够增加农户农业收入,但不利于环境因素约束下的农户土地利用效率的提升;农地经营规模扩大对环境约束下的农户土地利用效率产生正面影响,但现实中普遍存在的小规模化经营和土地细碎化消减了正面影响。土地产权的稳定性能够提升环境约束下的农户土地利用效率,但无论是集体土地产权还是承包经营权以及农户间非正式的土地流转产权关系稳定性较差,不利于环境约束下的农户土地利用效率的提高。     

Testing electric field models using ring current ion energy spectra from the Equator-S ion composition (ESIC) instrument

During the main and early recovery phase of a geomagnetic storm on February 18, 1998, the Equator-S ion composition instrument (ESIC) observed spectral features which typically represent the differences in loss along the drift path in the energy range (5–15 keV/e) where the drift changes from being E × B dominated to being gradient and curvature drift dominated. We compare the expected energy spectra modeled using a Volland-Stern electric field and a Weimer electric field, assuming charge exchange along the drift path, with the observed energy spectra for H⁺ and O⁺. We find that using the Weimer electric field gives much better agreement with the spectral features, and with the observed losses. Neither model, however, accurately predicts the energies of the observed minima.     

内核地球模型的形变场和地球参考系

讨论了内核地球模型的形变场（ 位移、速度） 和地球参考系的确立, 为内核地球动力学的研究提供了依据。