Parameterization of Albedo over Heterogeneous Surfaces in Coupled Land-Atmosphere Schemes for Environmental Modeling. Part I: Theoretical Background

In grid-based environmental models, the underlying surface consists of patches of solid and liquid parts and different plant communities, creating a very heterogeneous picture in the grid cell. In these cases, numerical modelers usually use a simple arithmetic average to determine the grid-cell albedo, a key variable in the parameterization of the land-surface radiative transfer over the grid cell. The object of this paper is to consider the assumptions for aggregating the albedo over a very heterogeneous surface where various surfaces occur at different heights, and, then propose a method for deriving a general expression for it. The suggested expression for the albedo is compared with the conventional approach, for the two-patches grid-cell with a simple geometrical distribution and different heights of its components. A numerical test is performed to compare the two approaches by numerical simulation of the evolution of the surface temperature over the particular grid-cell. Specifically, a one-dimensional land-surface model was applied to an isolated rocky grid-cell with a hole in the center; the model was forced with meteorological observations taken on July 17, 1999 in Philadelphia, PA.     

Radioactivity in the Baltic Sea

The Baltic Sea is, like the Mediterranean, a marginal sea, which with the Black Sea, were marine environments contaminated from the Chernobyl accident.

Radiocaesium and plutonium isotopes were studied in water, sediment and macroalgae in the Baltic Sea since 1982. the inventory of ¹³⁷Cs in the Baltic increased from 0.65 PBq to 5.85 PBq following the Chernobyl accident. the corresponding increase for ^{239 + 240}Pu was less significant and yielded 1.5 TBq to a total value of 16.5 TBq.

For plutonium, 98% is trapped in the sediment and the net-exchange of this element through the Baltic straits is very small (1 GBq/year), while for radiocaesium, 45% is in the water phase and there is a net-loss of 60 000 GBq annually into the adjacent water (Kattegatt).     

应用简单质量平衡法计算酸沉降临界负荷的研究

基于植物响应、土壤稳定性,铝浓度,碱度和ｐＨ标准,应用简单质量平衡法计算红壤各种土的酸沉降临界负荷。结果表明,沙质红泥土,红沙土,潮沙土、中度侵蚀红壤和潮沙泥土的酸沉降临界负荷较低,棕泥土和红壤土较大;     

兰州冬季城市烟雾层辐射效应的观测分析研究

冬季兰州城市上空形成浓厚的烟雾层。利用1990年11月兰州大学和离城市地面625m高南山顶的辐射和探空资料,分析和计算了烟雾层的辐射效应。兰州城市烟雾层具有浑浊度系数大波长指数小的特点。对到达地面的太阳辐射有很强的削弱。浑浊度系数最大时,烟雾层内的平均加热率为6.16℃/d,。大气层对各波段的消光强弱不同,对可见光削减最大。同时烟雾层使到达兰州地面的大气逆辐射比南山顶增加5.2％,总的入射辐射比南山顶小5.6％,地面辐射差额比南山顶小67.8％。烟雾层的存在增加了城市边界层的稳定性。     

南水北调中线工程对生态环境的影响及其对策

本文研究了“南水北调”中线工程实施之后,对被调水的汉江中下游及其它有关区域的生态环境所产生的影响,该工程实施之后,有可能使汉江中下游水位降低;加剧汉江中下游农业用水差值和缺水状况;可能使汉江中下游水质变劣,向北方调送污水;使汉江中下游淤积程度加重,治理投资加大,气候有所变异。据此,本文提出实施该调水工程时,应同步修建沙市-沙洋的“两沙运河”,加强对汉江中下游段水环境的综合整治两项对策,以最大限度地减少和消除该调水工程实施之后对生态环境的不利影响。     

浑河流域沈抚段氮素污染综合溯源研究

通过对浑河流域沈抚段水体样品和主要污染源样品采集及检测,结合氮氧双稳定同位素及SIAR模型,统计分析研究区域氮素污染现状及氮素污染来源,绘制典型污染源的δ15N、δ18O特征分布图并估算其贡献率,准确追踪和定量外来性氮,从而更好地控制进入浑河流域的氮负荷.结果表明,浑河流域沈抚段受排污口、支流输入、工业废水的影响较大,氮素污染严重.研究区域δ15N值在-5.23‰~33.8‰范围内波动,δ18O值变化范围较大,为-4.12‰~61.54‰.工业废水对氮素贡献率为20.6%~96.3%,贡献率最高,其次是生活污水与粪便、化学肥料、土壤,贡献率分布范围分别为0.3%~29.4%、1.2%~33.5%、1.7%~30.1%,大气沉降对氮素贡献率最低,为0~7.2%.考虑大气污染及污废水排放规律能更准确的确定氮素的污染来源.     

我国饲料粮区域产消平衡特征及政策启示

我国饲料粮消耗量大且增长迅速,已经成为我国粮食安全的首要影响因素,准确判断我国饲料粮的区域产消平衡特征对农业相关政策的制订具有重要的现实意义。论文在详细分析各省区不同畜牧产品粮食转化系数的基础上,对区域饲料粮的产消平衡状态及其原因进行了研究。结果显示：1）近年来我国饲料粮消费量快速上升,由2000年的21 730万t增长到2015年的30 549万t,15 a间增长了8 819万t。2）2015年生猪饲料粮消耗量最大,比例达到了44.4%,占据了我国饲料消耗总量的半壁江山。其次为禽蛋与禽肉消耗,消费占比分别为15.8%与12.7%;牛肉、羊肉、牛奶与水产品的饲料粮消费量比例均在5%~9%之间。3）2015年全国饲料粮总计短缺4 276万t,区域上呈现“北余南缺”的格局,东北黑龙江、吉林、内蒙古三省（区）成为我国最重要的饲料粮供应区域。从粮食转换系数与饲养结构来看,“北粮南运”现象是粮食资源的合理配置。论文提出三点政策建议：1）转变消费结构,增加牛肉与牛奶的消费量;2）推动“以粮为纲”向“粮经饲”三元种植结构转变;3）充分利用国际市场,从全球视角保护粮食安全。     

自然资源资产负债表编制设计及应用Ⅱ：应用

根据作者在《自然资源资产负债表编制设计及应用Ⅰ：设计》中提出的自然资源资产负债表设计方案,论文以湖北省十堰市竹溪县为例,采用统计、市场价格法、替代市场法、意愿评估法等分别编制实物量表和价值量表,在此基础上分析自然资源变化与区域经济发展之间的关系。主要结论如下：1）竹溪县林木和特色资源总量呈逐年上升趋势;水资源中工业用水量逐年减少,工业用水效率不断提高,居民生活用水基本保持不变,城镇公共环境和生态环境用水逐年增加,农业发展受降水等自然条件影响较大,今后应进一步发展现代农业,提高农业用水效率。另外,土地资源有不断向建筑用地转变的趋势,未来竹溪县政府应控制建筑用地面积在合理范围内。2）竹溪县自然资源价值处于一个相对稳定的状态。4种资源中,土地资源价值量最高。人为因素对林木资源价值的影响值均为正值,且绝对值不断增加,人为因素对水资源价值的影响值为负值。3）随着竹溪县GDP增加,自然资源总量保持相对稳定,且每年人为原因对自然资源总价值的影响都是正效应。     

基于嵌套模型的地下水侧向径流边界刻画方法研究——以湖北碾盘山冲积平原地下水数值模拟为例

侧向径流边界的刻画方法是地下水数值模拟中的关键问题。以湖北碾盘山汉江水利水电枢纽工程为例,基于有限单元法和嵌套模型的水量转换方法,分别建立包括完整水文地质单元的区域模型和仅包含汉水Ⅰ级阶地的平原区模型;通过区域模型的分区水均衡运算,计算平原区侧向径流边界的径流量,并以区域模型水均衡为框架,分别采用二类流量边界和一类水头边界刻画侧向径流边界,建立了平原区模型;深入分析区域模型和平原区模型间参数和水量的转换关系,并对比了两类边界条件刻画方法的优缺点和适用条件。结果表明:采用嵌套模型能够得到较为准确的地下水侧向径流量;在平原区模型中采用二类流量边界刻画侧向径流边界有利于提高平原区模型的精度和稳定性;边界条件除具有双重含义外还具有双重特征,在模型建立过程中应充分认识边界条件的位置特征和数量特征,并合理概化。     

基于Miseq测序与碳平衡的生物滴滤床降解甲苯研究

在甲苯进气浓度为1 640 mg/m3,进气负荷为198.11 g/(m3·h),系统停留时间(EBRT)为30 s的条件下,生物滴滤床对甲苯的去除率达到84%,去除负荷为166.41 g/(m3·h)。碳平衡计算表明:22.27%的输入碳源为微生物所同化,59.52%的碳以CO2形式排出,仅有2.46%的碳溶于营养液中。在出口气体中,以CO2形式存在的碳占79.08%,其余则以甲苯形式存在。经Miseq-16S rRNA测序平台分析可知,该生物反应器中的优势菌属为假单胞菌、丛毛单胞菌和红球菌属,优势菌门为变形菌门、拟杆菌门和酸杆菌门。其中,变形菌门和拟杆菌门在反应器中所占比例在经过驯化之后显示出相反的变化趋势。