青藏高原阶段性隆升对亚洲干旱半干旱区冬季粉尘循环的影响

粉尘是大气气溶胶的主要成分之一,对大气能量平衡起着关键作用。一般来讲,黄土高原（LP）粉尘主要来源于北方沙漠区,但有关中国东部及其周边地区粉尘来源的争论仍在继续。为此,本文对比分析了亚洲主要粉尘源区如中亚（CA）和中蒙（CM）粉尘循环对青藏高原阶段性隆升的响应,探讨了CA和CM粉尘排放对下游的贡献。利用美国大气研究中心（NCAR）最新发布的通用地球系统模式（CESM 1.0）,进行了改变青藏高原海拔高度为现在10%,20%,30%?…100%的9个数值试验。分析结果表明,随着青藏高原阶段性隆升中亚和中蒙干旱区冬季降水均线性减弱,与前人研究结果一致。青藏高原阶段性隆升阻塞西风环流使其减弱从而引起中亚粉尘释放减弱;而青藏高原阶段性隆升引起亚洲冬季风加强,促使中蒙粉尘释放加强,与中亚相反。模拟结果与地质记录对比进一步证实了中蒙粉尘源区对黄土高原、中国东部及临近区域粉尘沉降的贡献。     

青藏高原阶段性隆升对亚洲干旱半干旱区冬季粉尘循环的影响（英文）

粉尘是大气气溶胶的主要成分之一,对大气能量平衡起着关键作用。一般来讲,黄土高原(LP)粉尘主要来源于北方沙漠区,但有关中国东部及其周边地区粉尘来源的争论仍在继续。为此,本文对比分析了亚洲主要粉尘源区如中亚(CA)和中蒙(CM)粉尘循环对青藏高原阶段性隆升的响应,探讨了CA和CM粉尘排放对下游的贡献。利用美国大气研究中心(NCAR)最新发布的通用地球系统模式(CESM 1.0),进行了改变青藏高原海拔高度为现在10%,20%,30%…100%的9个数值试验。分析结果表明,随着青藏高原阶段性隆升中亚和中蒙干旱区冬季降水均线性减弱,与前人研究结果一致。青藏高原阶段性隆升阻塞西风环流使其减弱从而引起中亚粉尘释放减弱;而青藏高原阶段性隆升引起亚洲冬季风加强,促使中蒙粉尘释放加强,与中亚相反。模拟结果与地质记录对比进一步证实了中蒙粉尘源区对黄土高原、中国东部及临近区域粉尘沉降的贡献。     

青藏高原隆升对我国西南地区气候的影响——从季风角度研究

青藏高原隆升作为新生代最重要的地质事件,对亚洲乃至全球气候演化产生了深刻的影响。我国西南地区因紧邻青藏高原、地形地貌复杂,该区青藏高原隆升的气候效应至今仍存在许多需要探讨的问题。本文通过整理总结青藏高原隆升与亚洲季风各子系统形成与发展的相关性,从季风的角度分析了高原隆升对西南地区气候的影响。主要结论如下：（1）对西南地区气候起控制性作用的东亚季风、南亚季风以及高原季风的形成与青藏高原的隆升密切相关。虽然东亚夏季偏南风在约22 Ma就因海陆差异形成,但冬季风却是在约7.2 Ma因青藏高原隆升才出现;南亚夏季风（西南季风）约在12 Ma因喜马拉雅山脉及临近山脉形成而出现,而其冬季风形成时间及原因与东亚冬季风相似,同样离不开青藏高原的隆升;高原季风形成的直接因素就是高原隆升,其约在36 Ma青藏高原主体隆升至约1500 m时才开始形成。（2）亚洲季风各子系统对西南地区的气候演变有重要影响。尽管东亚冬季风不能直接影响西南地区,但青藏高原隆升增强了海陆差异及其热源作用,在一定程度上扩大了东亚夏季风的影响范围,并给西南地区带来水汽;南亚冬季风使得西南地区变得相对寒冷干燥,而南亚夏季风因青藏高原的隆升得到进一步加强,其通过形成南北向的水汽通道成为西南地区温暖湿润气候的主导者;高原冬、夏季风随着青藏高原隆升使得西南地区季节性干冷与湿润气候的差异更加显著。     

气升流速变化对SBR污泥颗粒化的作用及机理

采用两个相同的SBR反应器:R1保持恒定气升流速3.0 cm·s~(-1),R2气升流速由3.0 cm·s~(-1)逐渐降低至1.0 cm·s~(-1),对比研究了气升流速变化对絮体污泥凝聚和颗粒化的作用.结果表明:R1中35 d后絮体污泥全部转变成均值粒径为564.59μm的颗粒污泥;R2中24 d后絮体污泥全部转变成均值粒径978.71μm的颗粒污泥.R2气升流速由3.0 cm·s~(-1)逐渐降至2.0 cm·s~(-1)时,污泥的分形维数(D2)增大;气升流速由2.0cm·s~(-1)逐渐降到1.6 cm·s~(-1)时,D2先下降后上升,污泥粒径比增长率为0.16±0.01,微生物颗粒表面所受的剪切解吸附率随粒径的增长由调整前的1.35×10~(-2)mg·cm~(-2)·d~(-1)(以VSS计,下同)略微降低后升高至1.88×10~(-2)mg·cm~(-2)·d~(-1),颗粒结构变得更加致密;气升流速小于1.6 cm·s~(-1)之后,旋涡尺度作用减弱,D2持续减小.总体上,当气升流速递减后,R2中污泥混合液流变特性发生了变化,形成的漩涡尺度大于R1,促使更多体积分数的污泥分布在漩涡尺度的耗散范围内,加剧耗散对应范围粒径大小的污泥剪切凝聚,加快了污泥颗粒化进程.     

冬季黄东海一氧化碳的分布和海-气通量研究

为探究海洋中一氧化碳(CO)的排放对全球碳循环的意义,于2019年冬季采用顶空法对黄海和东海CO的分布和海-气通量进行了研究.结果表明,调查海域大气中CO的体积分数为239×10-9～941×10-9,平均值为(588±155)×10-9.大气中CO体积分数最高值出现在北黄海近岸站位,最低值出现在东海南部,整体呈现黄海...     

二甲基硫的海-气通量及其对环境的影响

综述了目前国内外对二甲基硫（DMS）的海一气通量的研究状况，指出了DMS的海一气通量受很多因素的影响。运用不同的模型计算值相差很大。此外本文着重论述DMS进入大气后被OH和NO3等自由基的氧化机化及其氧化产物对酸雨酸雾的贡献以及DMS、凝云结核（CCN）、气候 系统之间的关系。     

动态气升式环流反应器对生物除磷的强化作用

采用模拟污水,通过厌氧-好氧交替过程研究了活性污泥生物除磷过程.在实验过程中,通过周期性通入空气和氮气的实验方法,采用气升式环流反应器和普通鼓泡塔进行对比,在研究反应器的传质性能的基础上,进一步对反应器内的活性污泥形态和生物除磷性能进行了观察和测定.实验表明,相对于普通鼓泡塔,动态气升式环流反应器对活性污泥的生物除磷过程有明显的强化作用,磷的去除率提高了30%.      

化工厂火灾-泄漏耦合作用下氯气扩散的数值模拟

为研究化工厂火灾和有毒气体耦合作用下的气体扩散规律,采用FDS软件分别对某化工厂氯气泄漏、火灾和火灾-泄漏耦合条件下的氯气泄漏扩散进行了数值模拟,研究了火源功率、氯气泄漏时间等参数对环境温度和氯气浓度分布的影响规律。结果表明:化工厂氯气泄漏条件下,氯气主要在风的作用下沿着地面快速向下风向扩散;火灾条件下,厂房内的温度主要是以火源为中心随着距离的增加逐渐降低;而火灾-泄漏耦合条件下,氯气的泄漏扩散和火灾温度场都会发生显著的变化,一方面火灾产生的高温和热气流会使一部分原本沿着地面扩散的氯气在火源上风向附近向上扩散,同时下风口的火灾对氯气的扩散具有一定的阻隔作用,会减缓氯气向出口处扩散,另一方面泄漏出来的氯气会吸收空气中一部分热量从而降低泄漏口附近的温度。该研究结果可为化工厂危险区域的划分及事故救援提供参考。     

秋季东海挥发性卤代烃的分布和海-气通量研究

于2015年10月19日~11月02日对东海表层海水和PN断面不同深度海水中4种VHCs浓度进行了测定,并同时测定了调查海域大气中C_2Cl_4和3种CFCs浓度.海水中CH_3I、CH_3Br、CHBr_3和C_2Cl_4浓度水平分布总体呈现近岸高于外海的趋势;PN断面4种VHCs浓度高值出现在表面混合层.海水中4种VHCs分布受到长江冲淡水、黑潮水、生物生产释放以及人为污染等多种因素的影响.相关性分析表明CH3I与Chl-a之间存在显著相关性,推断浮游植物生物量可能影响碘甲烷浓度分布.CH_3I与CH_3Br和CHBr_3之间也有一定的相关性,推测3种VHCs存在相似的来源或去除机制.东海大气中3种CFCs大气浓度值低于全球平均值,表明我国CFCs的排放逐步降低.后向轨迹分析表明来自近岸陆源污染物的扩散和输送是东海大气中C_2Cl_4、CFC-11、CFC-113和CFC-114的重要来源.海水中4种VHCs海-气通量的估算结果表明秋季东海是大气中CH_3I、CH_3Br、CHBr_3和C_2Cl_4的源.     

气升式内循环蜂窝陶瓷反应器降解2,4-二氯酚的研究

从以2,4-二氯酚(2,4-DCP)长期驯化的好氧活性污泥中分离出一株以2,4-DCP为唯一碳源的菌种,将这种菌固定在气升式内循环蜂窝陶瓷反应器内,研究了此反应器在半连续流运行时,对2,4-DCP单基质及其与苯酚共基质时对污染物的降解情况及降解动力学.结果表明,2,4-DCP单基质时,反应器对氯酚的去除效果随着实验次数的增加而加快;2,4-DCP与苯酚共基质时,苯酚的降解速率随着半连续流实验次数的增加而加快,而氯酚的降解速率则表现出下降的趋势.此外,还研究了此反应器在连续流运行时对2,4-DCP的降解,水     

春夏转换期青藏高原南侧对流层大气经向温度梯度逆转与亚洲夏季风建立及降水变化的联系

利用欧洲中期数值预报中心(ECMWF)提供的1979—2014年逐日对流层大气再分析资料和美国气候预测中心(CPC)整理的同期逐日格点降水资料,分析了春夏季节转换期间青藏高原南侧对流层大气经向温度梯度逆转时间与亚洲季风建立及降水变化的关系。结果表明,从春到夏高原南侧对流层中上层(600~200 hPa)不同层次经向温度梯度逆转的时间不同,逆转时间最晚的400 hPa温度梯度逆转可作为青藏高原上空整层气柱变暖和亚洲夏季风全面建立的标志。36年的合成分析发现,随着400 hPa温度梯度的逆转,850 hPa上大于6 m·s~(-1)的强西南季风从10°N以南扩大到20°N以北并进入印度中部,东亚地区偏南气流也明显增强北进且在长江中下游形成稳定的辐合区,从而导致南亚和东亚季风区的核心地区降水急剧增加,温度梯度逆转后25天较前25天在印度中部和长江中下游地区的降水量分别增加220 mm和140 mm以上,对应印度季风突然爆发和江淮流域迅速进入梅雨期。     

亚洲季风的多尺度变化规律及其与全球气候变化的关系

在科技部"973"计划和国家自然科学基金委的资助下,西安交通大学全球环境变化研究院程海教授带领研究团队利用中国、印度、乌兹别克斯坦等地的洞穴石笋,重建了目前全球最长的,有绝对年代控制的高分辨率亚洲季风和中亚核心区气候变化的石笋记录,深入研究了不同时间尺度上亚洲季风的变化规律、影响机制及其与全球气候变化的关系。直接验证了10万年的冰期循环是4—5个岁差周期的平均,发现了高低纬气候系统之间的"简洁"关系,进一步证实亚洲季风与太阳辐射变化在岁差尺度上没有显著的相位差,揭示了亚洲季风与西风带气候模态之间的耦合分异,研究了历史时期百到十年尺度的季风降水变化并尝试预估未来变化趋势。以上成果为全球气候变化研究提供了重要标尺,加强了对于气候系统相互作用、强迫因子及其响应机制的理解,为全球气候事件研究和模拟工作提供了重要的新线索,也为相关政府部门制定水资源的长期规划提供了科学依据。     

中国东部AOD等级变化及与东亚夏季风的联系

利用2000年3月～2017年1月Terra卫星反演的最新版本C06的MODIS气溶胶光学厚度（AOD）、NCEP fnl全球业务分析数据、CMAP降水、CERES SYN1deg Ed4月平均资料、NCEP/NCAR再分析资料等,依据区域平均AOD距平的显著年际变化特征,将历年AOD划分为5个不同的污染等级,并探讨了不同污染等级的局地成因及其与季风环流的联系.结果表明,夏季中国东部地区AOD异常偏大与地面风速小、中高层季风环流系统不利于气溶胶扩散有关.气溶胶污染最重（最轻）时,气溶胶与到达地面的太阳短波辐射、地面气温、风速及降水存在密切联系;在其他污染等级下,除了与到达地面的短波辐射有密切关系外,与其他量的联系并不明显.气溶胶污染严重时,到达地面的太阳短波辐射相对减小,地面气温异常偏低,低层大气冷却,地面风速减小,地面降水呈现南多北少的变化特征;反之,气溶胶污染较轻时,到达地面的太阳短波辐射相对增加,地面气温异常偏高,低层大气加热,地面风速增大,地面降水呈现南少北多的变化特征.     

Adaptation strategies of climate variability impacts on alpine grassland ecosystems in Tibetan Plateau

Northern Tibet is the headstream region for the Yangtze, Salween River, Mekong River, and numerous other inflowing rivers and high mountain lakes. Sustaining the environmental conditions in the region is of vital importance for Tibet and the whole of China. The alpine grassland ecosystem in Northern Tibet is the most important ecosystem and extremely sensitive to climate change and human activity. In this study, we analyzed the characteristics of climate variability based on observed meteorological data and future climate scenarios, and reviewed the impact of climate variability and to explore adaptation strategies of alpine grassland in Northern Tibet. The result showed that the annual mean temperature has increased by 0.31 °C·10a^?1 while the annual total precipitation has increased by 14.6 mm·10a^?1 with high inter-annual and inter-seasonal fluctuations in Northern Tibet from 1961 to 2008. The rising trends of temperature and precipitation would be continued and the aridity indices showed a decreasing trend in the future, which potentially predicts that the climate in Northern Tibet becomes warmer and dryer. The climate variability results the melting of glaciers, the expansion of inland high mountain lakes and the negative impacts on alpine grassland in recent years. In order to adapt to such possible future climate changes, the alpine grassland water-saving irrigation was recommended as key adaptation measure and also rational grazing management, alpine grassland fencing and artificial grass planting were selected as adaptation measures, to lower the negative impacts of climate variability on the alpine grassland ecosystem in Northern Tibet.     

A study on energy fluxes in the surface boundary layer of the Indian seas during different epochs of the Asian summer monsoon

In the present study an attempt has been made to examine the possible link between air-sea interface fluxes of heat and moisture and monsson activity over the Indian subcontinent. Computations of radiative fluxes, viz, shortwave and longwave, have been performed using semi-empirical models. Estimations of latent and sensible heat fluxes have been carried out using bulk aerodynamic method. The transfer coefficients for heat and moisture were computed as a function of atmospheric stability and wind speed.The present study shows that there is a net oceanic heat loss during the active convective period of the summer monsoon. This net oceanic heat loss produces a positive feedback for the maintenance of deep cumulus convection above the marine boundary layer (MBL). The main hindrance in establishing a possible link between the air-sea interface fluxes and monsoon activity over the Indian subcontinent is the paucity of adequate observations over the Indian seas.     

青藏高原清水河流域水化学特征分析

在野外实地调查的基础上,利用地球物理勘探、水化学分析等技术方法,对青藏高原融冻期内清水河源头上升泉的成因及清水河水化学类型进行了研究,初步探索了清水河流域河流、湖泊水化学特征的变化趋势。结果表明:清水河从源头至清水湖出口段河水的水化学类型由HCO3.Cl-Na.Ca型过渡为Cl.SO4-Na.Mg型;清水河中游的清水湖水化学类型为硫酸钠亚型,没有碳酸盐类型的水化学特征存在,表明清水湖正处于盐化浓缩阶段。     

First in situ UV profile across the UTLS accompanied by ozone measurement over the Tibetan Plateau

Ultraviolet radiation (UV) and ozone can greatly affect human health and the Earth's ecological environment. By deploying a UV radiometer aboard a stratospheric balloon released at Qaidam (QDM) during the Asian summer monsoon (ASM) period in 2019, we provided in situ measurement of the UV profiles from the surface to the upper troposphere and lower stratosphere over the Tibetan Plateau (TP), China, for the first time. Based on two in situ UV profiles accompanied by four ozonesonde measurements, this study exhibited detailed variations of downwelling UV and vertical ozone distributions over the TP during the ASM period. The UV differences between the surface and stratospheric balloon flight altitudes were 16.7, 15.8, 12.6 and 18.0 Wm^?2 during the four ozonesonde launches. Due to the diurnal variations in photochemical production and the stratosphere-troposphere exchange, the integrated ozone columns below 30 km ranged from 184.4 to 221.6 DU from four ozonesonde measurements. A positive correlation between UV attenuation and ozone column was exhibited under low cloud cover and clear sky conditions. The results of this study are expected to improve our understanding of UV and ozone properties, as well as their potential effects on terrestrial ecosystems and living environments over this significant plateau.