基于冰川钻孔温度的古气候重建研究进展北大核心CSCD

冰川内部温度与过去冰面温度变化密切相关,因此可以利用冰川钻孔温度对过去冰面温度变化过程进行重建。耦合的热传导-冰流物理模型与相关反演算法,是基于冰川钻孔温度进行古气候重建研究的理论基础和关键。论文收集了过去三十多年基于冰川钻孔温度进行古气候重建的研究文献,从冰川钻孔温度对气候变化的响应和古气候重建等方面进行了概述,并简要讨论了不同反演算法的优劣性和适用条件。尽管很多因素(如太阳辐射、融水等)都会对冰川钻孔温度造成影响,但两极或高纬地区的冷冰川钻孔温度能较好地反映气候变化历史。目前已通过这些不同地区的冰川钻孔温度,重建了末次冰期冰盛期以来不同时间尺度的气候变化历史,同时可与对应的冰芯记录相互印证。此外,通过冰川钻孔温度可以研究冰川与气温的耦合作用,并进一步预测冰川对未来气候变化的响应。利用中纬度冷冰川钻孔温度开展古气候重建的研究较少,未来加深这一方面的研究将有助于揭示中纬度高海拔地区的气候变化状况。     

全吸力范围生物炭−黏土混合土的土−水特性

土−水特征曲线在研究非饱和土的水力与力学特性中发挥着重要的作用。生物炭具有多孔结构、高比表面积和强吸附的特性。将生物炭改性土应用于垃圾填埋场上覆盖层,因受自然环境因素的影响会使其水力特性发生改变。为了研究全吸力范围内生物炭掺量对生物炭−黏土混合土保水特性的影响,利用蒸汽平衡法（吸力范围 3～368 MPa）、滤纸法（吸力范围 0 ～40 MPa）和压力板法（吸力范围 0～1.5 MPa）控制土样的吸力,测定吸力平衡后土样的含水率和饱和度,得到全吸力范围内生物炭−黏土混合土的土−水特征曲线。试验结果表明：（1）3种吸力测试方法很好地表达了生物炭−黏土混合土全吸力范围内的土−水特征曲线。（2）生物炭能够影响黏土的保水性,但在一定的吸力范围内,生物炭−黏土混合土的保水性还与孔隙结构和孔隙中水的形态相关。（3）通过压力板法测得,试样的进气值随着生物炭掺量的增加而减小。当吸力值小于进气值时,曲线出现水平段,土样始终处于饱和状态,生物炭掺量越大,试样的保水性越好。（4）由生物炭−黏土混合土微观孔隙结构以及生物炭在黏土中的分布形态来解释生物炭改性黏土的保水能力随生物炭掺量的变化关系。     

辽东湾北部潜山走滑转换带特征及其对规模性储层的控制

潜山走滑转换带在渤海海域发育较为广泛,但其发育特征及控储作用研究薄弱。利用钻井、测井、三维地震等各类资料,对辽东湾北部地区构造转换带发育特征、成因机制及其对潜山规模型储层控制作用进行分析。研究认为,燕山末期左旋走滑背景下,辽东湾北部潜山发育多种类型转换带;根据走滑断层的相互作用以及转换带的形态,可以将辽东湾北部潜山转换带分为单支弯曲型和双支叠覆型两种类型;根据局部应力状态可以进一步细分为单支反“S”型、单支“S”型、双支左旋右阶以及双支左旋左阶转换带4个亚类,其中单支反“S”型和双支左旋右阶型转换带属增压型转换带,单支“S”型和双支左旋左阶型转换带属释压型走滑转换带。增压型走滑转换带提供的压扭性动力破碎作用使得潜山发育大规模裂缝型储集层,是潜山规模型储层发育的关键。     

Characteristics of Surface Solar Radiation under Different Air Pollution Conditions over Nanjing,China: Observation and Simulation

Surface solar radiation (SSR) can affect climate, the hydrological cycle, plant photosynthesis, and solar power. The values of solar radiation at the surface reflect the influence of human activity on radiative climate and environmental effects, so it is a key parameter in the evaluation of climate change and air pollution due to anthropogenic disturbances. This study presents the characteristics of the SSR variation in Nanjing, China, from March 2016 to June 2017, using a combined set of pyranometer and pyrheliometer observations. The SSR seasonal variation and statistical properties are investigated and characterized under different air pollution levels and visibilities. We discuss seasonal variations in visibility, air quality index (AQI), particulate matter (PM₁₀ and PM_2.5), and their correlations with SSR. The scattering of solar radiation by particulate matter varies significantly with particle size. Compared with the particulate matter with aerodynamic diameter between 2.5 μm and 10 μm (PM_2.5?10), we found that the PM_2.5 dominates the variation of scattered radiation due to the differences of single-scattering albedo and phase function. Because of the correlation between PM_2.5 and SSR, it is an effective and direct method to estimate PM_2.5 by the value of SSR, or vice versa to obtain the SSR by the value of PM_2.5. Under clear-sky conditions (clearness index ≥0.5), the visibility is negatively correlated with the diffuse fraction, AQI, PM₁₀, and PM_2.5, and their correlation coefficients are ?0.50, ?0.60, ?0.76, and ?0.92, respectively. The results indicate the linkage between scattered radiation and air quality through the value of visibility.     

1980～2013年华东小雨减少及其主要影响因子分析

本文通过对1980～2013年华东区域447站各等级降水的时空分布特征进行分析,从低空气温、水汽、相对湿度入手,采用经验正交函数分析（Empirical Orthogonal Function,简称EOF）、合成分析等诊断方法揭示小雨与低空气温、水汽、相对湿度之间的关系;根据克劳修斯-克拉珀龙（Clausius-Clapeyron）方程,从物理角度对温度和水汽含量变化对小雨减少的相对贡献进行分析,并选取长三角区域利用能见度资料分析小雨减少的特征。研究主要得出以下结论:（1）华东区域1980～2013年总降水日和总降水量分布呈现南多北少随纬度增加递减趋势,总降水日主要以小雨日为主,小雨日占总降水日的71.84%。除暴雨外,其它各等级降水均呈现出减少趋势,以小雨的减少最为显著,小雨日和小雨量区域平均减少趋势为－3.37 d (10 a)-1、－6.52 mm (10 a)-1。小雨日EOF分解的第一模态呈现了华东区域小雨日一致减少的分布特征;第二模态则体现了小雨日变化的不均匀性,具有明显的区域差异。（2）小雨日的减少是伴随着低空增温发生的,低空温度上升了0.32 K (10 a)-1,同时可降水量呈现微弱的减少趋势。小雨日的变化与低空相对湿度有很好的正相关关系,EOF分解结果也揭示了低空相对湿度具有与小雨一致的空间分布特征。合成分析表明低空气温偏高（低）年,小雨日偏少（多）,可降水量偏多（少）年,小雨日偏多（少）,相对湿度偏高（低）年,小雨日偏多（少）。（3）根据Clausius-Clapeyron方程和相对湿度公式,低空增暖使饱和水汽压增加6% K-1～7% K-1,饱和水汽压增加在水汽微弱减少的前提下,导致了低空相对湿度的显著减少,从而导致了小雨的减少。对低空温度,比湿变化对小雨的影响进行分析,发现单纯由温度变化引起的相对湿度减少为－4.83%,而单纯由于比湿变化引起的相对湿度变化为－1.91%,分析表明了低空增暖是引起小雨日减少的主要原因。（4）能见度较差的区域,年均小雨日和小雨量偏少,但是小雨的长期减少趋势主要还是由低空增暖引起的相对湿度的减少导致的。     

2017年湖南一次特大致洪暴雨过程的水汽特征

利用湖南省区域自动站和常规观测站降水资料、NCEP/NCAR和JRA-55再分析资料及湖南省气象台大气河预报业务产品,分析了2017年6月22日至7月2日湖南一次特大致洪暴雨过程的雨洪和水汽输送异常特征,以及大气河水汽输送对强降雨的影响,在此基础上定量分析了强降雨区各边界的水汽收支状况及各水汽轨迹的贡献。结果表明:此次强降水过程分为三个阶段,第一、第三阶段降雨的范围、强度均明显大于第二阶段。欧亚中高纬稳定的"1槽1脊"环流形势、低纬较稳定的西太副高及其外围强劲的水汽输送是此次暴雨发生的环流背景。水汽通量、水汽通量散度、比湿等物理量的水平及垂直分布对降水的阶段性特征和位置、强度变化有很好的指示作用。三个强降雨时段,来自孟加拉湾、南海和西太副高西南侧的水汽输送表现出不同的强度和位置,造成到达湖南境内的偏南水汽输送空间异常程度不同。大气河的强弱及其水汽输送通道、辐合区位置以及强降雨区各边界水汽净收入对强降水发生、发展起关键作用。水汽后向轨迹分析表明,低层偏南的水汽输送是此次极端强降雨较长时间维持的重要因素,而来自北方的干冷空气侵入利于大气斜压性增强和对流不稳定维持,是第二阶段降水强度弱于第一、第三阶段的另一原因。     

露点测湿技术优势探究

湿度测量技术繁多,露点测湿技术具有较大的优势,基于露点测湿技术设计的仪器能在全量程内达到较高准确度。本文以《气象仪器观测方法指南》中公布的饱和水汽压计算公式为基础,结合误差传递理论,计算得到不同等级露/霜点温度标准不确定度下的相对湿度标准不确定度,以此探究露点测湿技术在准确度上的优势。结果表明:在-60～60℃的全温度范围内,露点仪相对湿度测量标准不确定度在低温高湿情况下较大;当环境温度和露/霜点测量标准不确定度均为0.1℃时,相对湿度测量标准不确定度最大不超过2.0%,满足《气象仪器观测方法指南》中对湿度标准器标准不确定度最低要求;当环境温度和露/霜点测量标准不确定度分别为0.3℃(0.5℃)和0.1℃时,相对湿度测量标准不确定度最大不超过4.3%(7.0%)。可见低温情况下,露点仪相对湿度测量标准不确定度优势明显。     

Ecosystem benefits from coastal habitats—A three-country choice experiment

Coastal habitats provide a variety of benefits for citizens living in littoral countries. The economic value of changes in coastal habitats in the context of the implementation of the Baltic Sea Action Plan, targeting good ecological status by 2021, in two coastal sites was estimated using the choice experiment method. The selected aspects of marine ecosystem were described in conjunction with ecological changes modeled within the Finnish–Swedish archipelago and the Lithuanian coast. The benefits for Finns, Swedes, and Lithuanians for changes in the adjacent coastal site were estimated with the conditional logit and random parameters logit models accounting for preference heterogeneity. The willingness to pay estimates for healthy perennial vegetation, protection of currently pristine areas, and size of fish stocks differed significantly between populations. The transfer errors ranging from 40%, when transferring the estimates for the same coastal site between populations, to 400%, when transferring between both sites and populations, underline careful consideration in value transfers.     

海洋细菌胞外蛋白酶PPC结构域序列特性与系统进化分析

PPC(Pre-Peptidase C-terminal)结构域广泛分布于分泌型海洋细菌蛋白酶的C末端,对蛋白酶的分泌,锚定及与底物相互吸附起到重要作用。对PPC结构域序列分析发现,PPC结构域存在两个较为保守序列区,且这两个保守区空间结构为β-折叠。尽管有的PPC结构域序列一致性较低,但不同结构域间存在相同的保守序列,且其三维结构相似。为了进一步对不同来源的PPC结构域的进化关系进行系统研究,本研究选取公开发表的PPC结构域,通过在NCBI数据库中搜索得到61条来自于39个细菌所分泌的不同蛋白酶的PPC的氨基酸序列进行系统发育分析。发现PPC结构域在生物进化过程中序列变异性大,保守性弱。其中,有些细菌PPC结构域可能来源于自身基因重复产生,有些细菌PPC结构域则可能由水平基因转移产生。     

二流—四流球谐函数谱展开累加辐射传输方案在全球气候模式中的应用

本文首先构建了二流—四流球谐函数谱展开累加辐射传输的新方案,然后将其应用于国家气候中心第二代大气环流模式BCC_AGCM2.0.1的新版本中,并与模式中原有的Eddington累加方案进行了比较。由于新方案本质上是单层Eddington近似方案在四流上的推广。因此新方案在计算精度上要优于原方案。通过在全球气候模式中的应用与比较,本文发现新方案对气候模拟会产生比较大的影响。在晴空条件下,新方案计算的在南纬30°到60°区间、北大西洋东北部以及非洲北部的撒哈拉沙漠区域的地表向下年平均短波辐射通量要小于原方案结果,最大差别可以达到3.5 W/m2;同时,新方案计算的在南纬30°到60°区间和北大西洋东北部的大气顶向上年平均短波辐射通量要大于原方案结果,最大差别达到3 W/m2。在有云大气情况下,新方案计算的地表向下年平均短波辐射通量要小于原方案结果,并随着纬度的增加,新旧两种方案的差别逐渐变大,在南北极时达到最大5.5 W/m2;同时,新方案计算的在赤道区域的大气顶的年平均短波向上辐射通量要小于原方案结果,最大差别为2.5 W/m2,而在南北纬30°到60°区间,新方案计算的在大气顶的年平均短波向上辐射通量则要大于原方案结果,最大差别为1.5 W/m2。新方案计算的年平均短波加热率普遍高于原方案结果,特别是在800 hPa到地表之间的低层大气以及50 hPa到100 hPa的高层大气,最大差别可达0.03 K/d。因此,新方案有助于改善全球气候模式中普遍存在的赤道平流层中下层的温度冷偏差现象。