江淮地区湿沉降对颗粒物清除能力的影响

为了解单次降水总量、降水时长、降水前颗粒物质量浓度对颗粒物清除能力的影响,对江淮地区2017年气象资料与颗粒物质量浓度资料展开分析.分析江淮地区2017年ρ（PM_2.5）、ρ（PM₁₀）及降水特征,综合对比各季节不同单次降水总量对颗粒物的清除能力,对比不同季节、不同降水时段对颗粒物清除能力的变化特征,以及不同季节降水前颗粒物质量浓度与清除率对应阈值关系.研究表明:江淮地区北部颗粒物质量浓度高于南部,南部单次降水总量和降水总时长较北部高.单次降水总量越大对颗粒物的清除率越高.当单次降水总量大于1.5 mm时,清除率提升最明显,并且秋、冬两季清除率高于春、夏两季;当单次降水总量低于1.5 mm时,春、夏两季清除率高于秋、冬两季.总体上,降水对PM₁₀的清除率高于对PM_2.5.降水时长对颗粒物的清除率具有明显的季节性变化特征.春、秋两季存在降水时长阈值,分别为10和20 h.春季低于该阈值（10 h）清除率为正清除率,高于该阈值清除率为负清除率;秋季低于该阈值（20 h）清除率为负清除率,高于该阈值为正清除率.夏、冬两季总体表现为正清除率.分析降水前颗粒物质量浓度对清除率的影响得知,降水对PM_2.5清除率由负转正的阈值较PM₁₀低,并且冬、春两季清除率阈值较夏、秋两季高,春季、夏季、秋季、冬季的ρ（PM_2.5）清除率阈值分别为35、15、25、30 μg/m3,ρ（PM₁₀）清除率阈值分别为60、50、60、60 μg/m3.单次降水过程中颗粒物所处高度由2 200 m降至1 000 m,并且此次降水对非球形粒子清除效果明显,粒径在2.5 μm以下粒子质量浓度显著下降,其中,粒径在0.7~1.2和1.5~2.5 μm粒子数浓度下降明显;另外,降水对颗粒物中NO₃-和NH₄+去除明显,并且降水后光学EC、光学OC及金属元素质量浓度和占比显著增长.研究显示,当冬季单次降水总量大于1.5 mm,降水前ρ（PM_2.5）大于30 μg/m3、ρ（PM₁₀）大于60 μg/m3时颗粒物的清除率最佳.      

成都次降水稳定氢氧同位素特征及水汽来源分析

基于对成都地区2016年9月至2017年10月采集的113场次降水样品氢氧同位素的分析,发现大气次降水中δD、δ~(18)O、~(17)O、d-excess和~(17)O-excess有显著的季节性变化,旱季高雨季低,反映了该地区旱、雨两季水汽来源不同;地区大气降水线斜率和截距都偏小,表明成都降水来源于具有不同稳定同位素比率的源地,且雨滴在降落过程中发生了二次蒸发;三氧同位素大气降水线(δ'~(17)O=0. 528 9δ'~(18)O+0. 007 5)斜率介于海洋气团(0. 529)与干空气(0. 518)之间,表明成都地区处于海洋气团向内陆迁移的路径上; d值接近全球平均值,而~(17)O-excess值远较海水大,表明成都的水汽来源由海洋气团主导,且到达该地区的过程中同位素经历了严重的富集; d-excess在旱季出现的极低值可能是受到了人工降雨的影响,~(17)O-excess除了与水汽源地的相对湿度有关外,还会受到上游气团对流作用的影响,此外,成都当地的气象因素对不同季节次降水的~(17)O-excess值有不同程度的影响.     

基于RZWQM模型模拟太行山低山丘陵区农田土壤硝态氮迁移及淋溶规律

太行山低山丘陵区是华北平原地下水补给区,近年来山区农田面积增加,农田过量氮肥投入造成地下水硝酸盐浓度逐年升高,因此,研究典型农田土壤氮淋溶过程对保护补给区地下水具有重要意义.本文以位于太行山低山丘陵区的中国科学院太行山生态试验站冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,应用根区水质模型（root zone water quality model,RZWQM）对太行山低山丘陵区2015~2016年冬小麦-夏玉米的1个轮作周期内1m土壤剖面水分和硝态氮运移进行模拟.结果表明,土壤硝态氮淋溶主要发生在夏玉米季（雨季）,当全年施氮量为300 kg·hm^-2时,夏玉米季硝态氮淋失量达到59.9 kg·hm^-2,而冬小麦生长季硝态氮淋失量仅为2.12 kg·hm^-2.不同施氮量和不同降水年型下玉米季土壤硝态氮淋溶模拟结果表明,当施氮量为0、300和450 kg·hm^-2时,2016年（丰水年）极端降水后,玉米季土壤硝态氮潜在淋失量分别为10.5、59.9和136.5 kg·hm^-2;当全年施氮量为300 kg·hm^-2时,2013（枯水年）、2015（平水年）和2016年（丰水年）玉米季硝态氮淋失量分别占轮作周期总施氮量的9%、10%和20%;当全年施氮量为450 kg·hm^-2时,2013（枯水年）、2015（平水年）和2016年（丰水年）玉米季硝态氮淋失量分别占总施氮量的11%、17%和30%,表明大降水事件不仅对地下水形成大量补给,很大程度上也增加了累积在农田土壤中的硝态氮淋溶损失,增加了对区域地下水硝酸盐潜在污染威胁.     

干旱内陆河流域降水稳定同位素的时空特征及环境意义

依据石羊河流域武威站(海拔1 531 m)、民勤站(海拔1 389 m)和西大河(海拔2 897 m)于2013年7月至2014年7月一个完整水文年的降水样品和气象数据,分析该流域降水稳定同位素的时空变化和局地大气降水线,讨论降水过程中温度、湿度、降水量、平均水汽压以及相对湿度等环境因素对降水稳定同位素演化的影响.结果表明:①研究时段内降水稳定同位素呈现出显著的季节性变化,冬季和春季较低,夏季和秋季较高;②武威站D-excess月均值低于西大河,除可能具有不同的水汽来源外,也反映了高海拔山地地区更多的受到局地再循环水汽的影响,低海拔平原地区云下二次蒸发更强烈;③流域降水稳定同位素表现出显著的温度效应,在天气尺度上体现出降水量效应,可能是受到淋洗作用或季风环流的影响;④δ18O值与平均相对湿度呈负相关关系,可能是随着降水量与湿度的增加使云下二次蒸发作用减弱.     

长江源区降水氢氧稳定同位素特征及水汽来源

基于长江源区冬克玛底流域2014年5～10月连续采集的73个降水同位素数据,结合相关气象资料,分析了降水中δD、δ~(18)O及氘盈余(d-excess)变化特征,讨论了δ~(18)O与气温、降水量的关系,利用HYSPLIT模型追踪流域降水的水汽来源并估算不同水汽来源对降水量的贡献比例.结果表明:研究区降水中δ~(18)O和δD变化范围分别为-26.5‰～1.9‰和-195.2‰～34.0‰,且δ~(18)O和δD值随时间变化波动较大,与不同来源水汽输送有直接的关系;区域降水线的斜率和截距均大于全球大气降水线,与青藏高原北侧地区的降水线相近;不同降水类型中的δ~(18)O和δD的关系差异显著,主要与水汽来源和形成降水时的气象条件有关;由于受局地蒸发水汽及水汽输送过程影响,流域大气降水d-excess值整体上相对偏大;研究区的降水同位素存在显著的降水量效应,但不存在温度效应,表明降水量对大气降水中稳定同位素含量的控制作用更强;水汽来源轨迹表明,研究区大气降水水汽来源主要有西南季风携带的海洋性水汽、局地蒸发水汽及西风输送水汽,对降水量的贡献比例分别为43%、36%和21%.该研究结果有助于进一步了解长江源头区冬克玛底流域的大气环流特征及水循环过程.     

降雨变化对荒漠草原植物群落多样性与土壤C:N:P生态化学计量特征的影响

研究降雨格局变化对植物群落多样性、土壤C：N：P生态化学计量特征的影响,以及关键土壤因子与植物群落多样性间的关系,对于荒漠草原植物群落多样性的保护具有重要意义.本文以黄土高原西部荒漠草原为研究对象,通过3 a野外降雨控制试验（减少40%降雨、减少20%降雨、自然降雨、增加20%降雨和增加40%降雨）,探讨干湿年份下降雨变化对植物群落多样性及其土壤C：N：P生态化学计量特征的影响,以及降雨变化下土壤C：N：P生态化学计量特征及关键土壤因子与植物群落多样性的关系.结果表明,在正常年份与偏干年份（2013年与2015年）,Patrick丰富度和Shannon-Wiener多样性指数分别以减雨20%处理显著低于对照和增雨40%处理,在偏湿年份（2014年）,Patrick丰富度和Shannon-Wiener多样性指数对降雨处理无显著差异.在正常年份与偏干年份,随降雨量的增加土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）、碳氮比（C：N）、碳磷比（C：P）和氮磷比（N：P）呈降低趋势,其中,C：N显著降低;在偏湿年份,随降雨量增加土壤SOC、TN、C：P和N：P呈上升趋势.在正常年份,降雨处理对土壤含水量影响不显著,导致土壤含水量对植物群落影响有限,SOC、TN、N：P、C：N和微生物量氮（MBN）对植物群落多样性的影响更为突出;在偏湿年份,年降雨量丰富,降雨量增加导致土壤养分上升,水分不是限制植物生长的最重要因素,土壤含水量、土壤养分与生态化学计量特征共同调节和控制着植物群落多样性;在偏干年份,降雨处理对土壤含水影响显著,且降雨量增加导致土壤养分流失较多,因此,土壤含水量成为影响植物群落多样性的最主要因素.由此可知,在不同干湿年份,植物群落多样性与土壤C：N：P生态化学计量特征对降雨变化的响应不同;土壤C：N：P对植物群落多样性的影响也不同,本文的研究结果旨在为未来降雨变化下荒漠草原的保护与管理提供一定的理论依据.     

荒漠草原土壤线虫对氮沉降及降雨变化的响应

为了解氮沉降和降雨变化对短花针茅荒漠草原土壤线虫的影响,试验设计采用主区为增雨30%（W）和减雨30%（R）、自然降雨（CK）3种水分处理,副区为0（N0）、30（N30）、50（N50）和100（N100） kg/（hm²·a）4个氮素梯度共12个处理.结果表明：研究区共鉴定土壤线虫隶属41属,群落优势属为丽突属（Acrobeles）和拟丽突属（Acrobeloides）,增雨较氮添加显著增加了线虫数量,且在10月份尤为明显,减雨下N50梯度更利于线虫数量增加;从功能类群来看,土壤0~10cm食细菌线虫数量最多（占总数41.00%~45.56%）,并随季节动态呈上升趋势,捕杂食线虫数量最低,食细菌和食真菌线虫与氮梯度呈负相关关系;从生态指数来看,仅增雨抑制了土壤线虫多样性,单一氮添加没有改变线虫群落多样性和稳定性,但较低的氮添加会显著降低了线虫丰富度.不同季节动态处理下,土壤矿化途径受食微线虫的影响,有机质以真菌降解通道为主,减雨施氮下提高了土壤抗干扰能力;pH值、有机质、铵态氮含量是影响土壤线虫群落重要的环境因子,土壤氮含量增多及pH值降低增加了偏K策略者类群数量,降低R对策者类群数量,土壤线虫群落结构的变化,表明短花针茅荒漠草原生态系统地下食物网稳定性渐趋增强.     

2012年秦皇岛市夏秋异常降水及其影响评估简

2012年秦皇岛市夏秋季降水异常偏多,暴雨洪涝、地质灾害严重,给工农业生产及交通航运等带来严重损失。利用统计分析方法对6～11月秦皇岛异常降水进行分析,结果表明：6～11月连续6个月降水偏多,为1955年有气象记录以来唯一年份;11月全市降水偏多5倍以上,创有气象记录以来极值;7下8上区域性暴雨范围大,持续时间长,尤其8月3～4日受台风“达维”影响,出现了近50 a最大洪涝。在分析降水异常基础上,对引起的气象灾害及其影响进行了分析。     

2013年秦皇岛连续两次降水过程对比分析

利用常规气象观测资料、自动站资料及卫星资料,从大尺度环流背景和水汽、动力、热力条件出发,对2013年8月底东北冷涡影响下秦皇岛两次降水过程进行对比分析。结果表明：由于处在东北冷涡发展的不同阶段,中低层温度场配置不同,两次过程降水特点极不相同。8月27日降水是一次连续的区域性降水过程,以层状云降水为主,降水均匀连续,8月31日至9月2日是冷涡后部西北气流影响下的数日局地性对流降水,具有很强的突发性。     

2006年长江特枯径流特征及其原因初探

2006年长江流域出现了百年罕见的特大枯水,对长江流域用水和生态环境都产生了深远影响。使用2006年长江干支流主要水文站水情资料和长江流域气象资料,并同时考虑了三峡蓄水的影响,分析了2006年长江径流过程特征及其原因。研究发现,2006年长江径流量减少主要是汛期径流量显著减少所致,表现出“汛期特枯”的特点。径流量和水位最大降幅都出现在8~9月份,各站径流量最大减幅都超过50％,水位汛期也有显著下降。洞庭湖、汉江与历史同期相比,汛期来水也明显偏小;而鄱阳湖来水略丰,对干流枯水起到一定的缓和作用。7、8月份长江上游区（特别是屏山至宜昌区间）降水少气温高是形成长江汛期特枯的主要原因。气象变化与径流变化存在较好的对应关系。三峡蓄水使2006年10月宜昌站径流量减少了一半左右,而对10~11月大通径流减少影响率为187％。