对气候变化问题的再认识

<正>气候变化是一个涉及科学和政治、环境和发展、社会和伦理等诸多内涵的复杂问题。自上世纪八十年代末九十年代初起,国际社会就应对气候变化问题开始了一系列研究和漫长的谈判。经过不懈努力,积极应对气候变化已经成为全球共识。当前,围绕确立2020年后全球温室气体减排机制的谈判进入关键阶段,各方力争达成一项能够得到最多认同的新协议,在此背景下就气候变化的几个问题谈     

“16·7”江汉至黄淮华北极端强降雨过程决策气象服务分析

通过分析2016年7月18~21日江汉至黄淮华北等地极端强降雨过程特点和预报服务情况,从决策气象服务的角度,深度剖析国家级气象预报和服务之间的关系,提炼气象服务的亮点。为了更好分析2016年7月18~21日强降雨过程预报服务特点,将其与2012年7月21日华北地区极端强降雨过程预报和气象服务情况对比,突显此次降雨过程的极端性,总结气象服务的不足,提出改进思路和措施,积累极端降雨过程气象服务经验,为今后极端事件的气象服务提供参考。     

1980—2014年中亚地区植被净初级生产力对气候和CO2变化的响应

中亚干旱区分布着世界80%以上的温带荒漠,受气候变化影响显著。论文首先收集实验观测数据验证了干旱区生态系统模型（AEM）,然后运用AEM开展数值模拟实验量化研究了1980—2014年中亚净初级生产力（NPP）的时空格局,评估了不同环境因子（降水、温度、CO₂）的相对贡献率及其交互效应。结果表明：过去35 a中亚干旱区年均NPP总量为1 125±129 Tg C（1 T=10¹²）或218±25 g C/m²。哈萨克斯坦北部地区年NPP值较高（349±39 g C/m²）,而南疆地区年NPP值较低（123±45 g C/m²）。1980—2014年间,中亚NPP总体呈减少趋势 [-0.71 g C/(m²·a)],南疆极端干旱区的NPP降低最为显著 [-2.05 g C/(m²·a)]。相较于1980—1984年NPP均值,在1985—2014年中亚区域NPP总体降低了118 Tg（-10%）。其中CO₂施肥效应促进NPP增加了99.7 Tg （+8%）,气温升高的正效应促进NPP增加了35.4 Tg（+2%）,而降水减少导致NPP降低了221 Tg（-18%）。研究区内9%的地区的NPP主要控制因子为温度,主要分布在天山和哈萨克斯坦北部等高纬高寒地区。降水主控区面积占整个研究区的69%,主要分布在荒漠平原特别是南疆等植被受水分限制的区域。CO₂主控区占研究区面积的20%,主要分布在天山中山带森林区和低海拔地区等水热条件好的区域。研究表明新疆南部地区是中亚的关键生态脆弱区,其生态安全面临着气候变化的挑战,但21世纪的升温不大可能因刺激自养呼吸而对中亚区域NPP造成显著影响。     

极端降雨条件下透水水泥混凝土路面削流除污试验研究

通过试验,对极端降雨条件下透水水泥混凝土路面在削减洪峰流量、径流总量以及去除污染物的效果进行研究。试验表明,在降雨历时60 min,降雨量为110,135,163 mm的情况下,透水水泥混凝土路面削减径流总量为55%~69%,削减洪峰流量为55%~63%;对SS、COD、TN、TP的去除率分别为82%~95%、58%~78%、31%~74%、59%~80%。结果表明,在极端降雨情况下,透水水泥混凝土路面在削流除污方面的效果较好,且与一般降雨条件下的除污效果相近,因此在暴雨情况下,也可产生较好的环境效益,表明其具有气候普适性,是一种良好的海绵城市建设技术。     

国内外发展节水农业经验及其对西北干旱区的启示

发展节水农业是西北干旱区农村可持续发展的重大问题,系统总结国内外已有节水农业的经验,对西北干旱区发展节水农业具有借鉴意义。在概括总结国内外节水农业经验的基础上,提出了已有经验对构建西北干旱区节水农业模式的启示。充分利用雨水资源,发展雨养农业;调整农业产业结构,提高农业水资源的利用率;建立综合节水农业技术体系,加速节水农业技术创新;建立节水农业长效机制,促进农业可持续发展;重视水资源的再生利用,开辟新水源。     

新疆干旱区季节性积雪中黑碳气溶胶研究

利用中分辨率成像光谱仪（MODIS）遥感数据与2018年1月野外实测的28个雪样,综合分析新疆干旱区季节性积雪中黑碳气溶胶浓度（BC）分布特征与气溶胶光学厚度（AOD）等.利用HYSPLIT-4后向轨迹模式获取釆样点逐日的后向轨迹,分析BC的可能传输路径.结果表明：①北疆地区积雪覆盖率从11月份到次年1月份逐渐增加,冬季积雪覆盖率可达到97.5%,冬季AOD平均值为0.173,高值出现在天山北坡经济带区域与东部区域（0.2~0.35）,低值区域主要在阿勒泰地区（0.06~0.1）.②表层积雪的BC浓度范围为44.08~1949.9ng/g,平均值为536.71ng/g,BC浓度分布特征为：天山北坡经济带BC浓度（913.24ng/g） > 艾比湖东南部区域（816.56ng/g） > 艾比湖北部区域（421.94ng/g） > 艾比湖西部区域（407.97ng/g） > 克拉玛依区域（162.28ng/g） > 古尔班通古特沙漠区域（124.89ng/g） > 阿勒泰地区（98.51ng/g）.随着海拔升高积雪中BC浓度有微弱上升,相关系数R²为0.03,随着纬度增加积雪中BC浓度均呈下降趋势,R²为0.255.③艾比湖流域后向轨迹中以博乐-精河-艾比湖向东北方向输送路径为主,对采样点的BC浓度影响较大;天山北坡经济带区域主要以精河-石河子-乌鲁木齐的天山北坡城市群向东北输送路径为主,局地污染较为严重;阿勒泰地区的后向轨迹以俄罗斯南部-哈萨克斯坦北部-东哈萨克斯坦输送路径为主,局地污染贡献较少;克拉玛依区域主要来自哈萨克斯坦东部和西部向东方向的输送,局地污染不明显;沙漠区域主要以西南方向输送路径为主.     

美军军事极端环境选择的科学表征

介绍了美国陆军研究办公室资助陆军研究实验室环境科学部和陆军军官学校地理与环境工程部,研发了通过地理环境分析提高利用自然环境进行试验和训练的科学判据,实现了表征任意环境试验站点支持试验任务的能力.在地理环境位置分析中,采用了8步骤环境试验站评价分析模型,并给出了理想热带试验区环境条件分析和理想沙漠环境精确的地理学参数分析案例.为最优化试验站点选择,还研发了附加关键自然环境因素评价等级.研究成果的创新在于通过科学的标准将选择全球最佳自然环境进行现场试验和军事行动的需求与地理背景环境联系起来,能够对相关环境试验站的选择进行科学表征和评估,实现装备/材料现场试验与部队训练效益最大化.     

极端降雨下绿基和灰基联用的雨洪控制效果

以福州大学为例,选取3种绿色基础措施（绿色屋顶、植被浅沟、渗透铺装）与2种灰色基础设施（增大管径、蓄水池）组合,设计了9种雨水系统改造措施方案,并根据3场不同历时极端天气降雨的实测数据,运用暴雨洪水管理模型（SWMM）模拟分析不同雨水系统改造措施方案对径流深、节点和管道的雨洪控制效果.情景模拟结果表明：3场强降雨下,绿色基础措施组合（SS7）在所有用地布局情景中对径流深的控制效果均为最优,其中中长历时强降雨下的削减比最高,达到了78%;在节点控制方面,由于3种绿色基础措施与增大管径组合措施（SS8）具备下渗、滞留和快排等特性,在3场降雨中,对节点的洪流流量和洪流时间的控制效果均为最优,接近100%;在管道控制方面,3种含绿色基础措施的组合方案（SS7,8,9）对管道满流时间与峰值流量发生时间的控制较好.通过对比这3种组合措施方案发现,在短历时强降雨中,3种绿色基础措施与蓄水池组合措施方案下（SS9）管道满流时间最短,峰值流量发生时间最迟;中长历时强降雨中3者差别不大;长历时强降雨中3种绿色基础措施组合下（SS7）管道满流时间最短,峰值流量发生时间最迟.     

中亚水热资源匹配特征及敏感性分析

从水热积指数出发,基于1931—2019年Climatic Research Unit（CRU）再分析资料,运用多时序分析方法,从多时间尺度分析中亚水热资源匹配空间特征和时序变化,并进行敏感归因探究。结果表明：（1）空间上中亚水热匹配条件存在相对优劣,优势区多分布于高纬及高山高原地带,水热资源匹配较差区域分布于南部沙漠。优势区多和同期降水高值区、潜在蒸散低值区和气温低值区重合,年际水热积指数变化不明显或呈弱下降趋势;较差区域多为同期潜在蒸散和气温高值区,降水低值区,水热积指数降低且年际变幅较大。（2）中亚水热资源匹配年内存在季节差异,春秋较好、冬季次之、夏季较差;在年际尺度上,1931—1974年,水热匹配条件呈现上升趋势;1974—2000年左右,水热匹配条件波动上升;2000—2019年,水热匹配条件下降,且在1971—1980年、1981—1990年、1990—2000年发生匹配条件突变。春夏秋季水热匹配变化趋势同年际趋势大致相同,冬季波动幅度较小。（3）在春、夏及年尺度上,主导敏感性因子为平均气温因子,在秋冬两季为降水因子;在高纬、高原高山区,水热积指数变化敏感性气候因子多为降水因子;中亚南部水热积指数变化对降水敏感性减弱,平均气温敏感性增加,且北部平均气温敏感性系数绝对值略低于南部;高山高原区域对极端温度变化较为敏感。     

基于CSABC-ELM的采煤工作面瓦斯涌出量预测

为了提高煤矿工作面瓦斯涌出量的预测精度,研究一种将极端学习机(ELM)与利用混沌搜索策略改进的人工蜂群(CSABC)算法相结合的预测方法。改进后的人工蜂群算法有效解决了ABC算法易陷入局部最优、后期收敛慢等缺陷,利用CSABC优化ELM的输入层和隐含层参数,避免了随机产生ELM参数所造成的误差,建立基于CSABC-ELM的瓦斯涌出量预测模型。利用实际煤矿监测数据对该模型进行试验分析,并与ABC-ELM,ELM和BP神经网络的预测结果进行比较。结果表明,CSABC-ELM预测误差更小,精度更高,泛化性能也更强,能有效地对煤矿瓦斯涌出量进行预测。