甘肃黄土高原各级降水和极端降水时空分布特征

利用甘肃黄土高原地区1960－2011年12个及周边4个站点的逐日降水观测资料,用阈值检测方法计算出甘肃黄土高原地区极端降水的阈值并运用气候线性趋势、多项式拟合、反距离加权法、Mann-Kendall检验、Morlet小波、R／S方法分析了近52a甘肃黄土高原各级雨量和R95极端降水的时空变化特征及对未来进行预测。结果表明：①近52a来甘肃黄土高原春季以小雨为主,夏、秋季以暴雨为主,冬季以大雪为主,R95极端降水主要集中在夏季;②春、秋季主要以大雨降水强度最强,夏季暴雨降水强度最强,冬季则为大雪;R95极端降水强度夏季降水强度最强。③小雪呈显著增加,微雨、中雨、大雨、微雪、R95极端降水量均呈显著减少;④微雨量、小雨量、中雨量、大雨量、R95极端降水量与年降水总量有很好的相关性,对年降水总量有很好的响应;⑤在空间分布上,各量级降水和R95极端降水大部分存在减小趋势,减小区主要集中在西南部和东北部;⑥各量级降水和R95极端降水突变年份不尽相同;⑦各量级降水和R95极端降水在不同的时间序列存在长短不同的周期震荡;⑧R／S分析表明不同量级降水和R95极端降水的未来变化趋势和过去一致。     

植被-侵蚀动力学模型参数的确定及在黄土高原的应用

植被-侵蚀动力学是研究流域植被与侵蚀在人类活动影响下演变规律的一门新的边缘学科。由植被-侵蚀动力学模型可绘制植被-侵蚀状态图,以预测停止人为干扰后植被及侵蚀变化趋势,评价水土保持措施成效,提出小流域优化治理方略。植被-侵蚀动力学模型4个参数a、c、b、f是流域重要特征参数,其值的确定是进行植被-侵蚀动力学模拟及绘制植被-侵蚀状态图的前提和基础。它们依赖于流域气候、土壤和地形地貌。本文以黄土高原典型小流域为例,采用试算法确定了它们的取值,通过相关分析发现参数a与P、T,参数c、b、f与D50、S之间存在明显的相关关系,并得到了相关关系式。将其用于吕二沟小流域植被-侵蚀动力学模拟,结果与实际情况符合较好。绘制了各参数的取值分布图。最后以燕儿沟小流域为例,将以上相关关系式用于植被-侵蚀状态图的绘制,及小流域自然状况、植被-侵蚀状态及水土保持效果的评价。     

甘肃中部地区生态安全评价

在PSR模型框架下，利用熵法确定权重，采用1986年Landsat TM和2000年ETM＋影像确定模型中的自然组分数据，结合社会经济统计数据，对生态安全过程进行景观格局判定，较好地得出了15年来甘肃中部地区生态安全的变化状况。研究表明：2000年甘肃中部地区生态安全状况整体较差，15年来，人类活动加速了自然组分的退化，逐步弱化了景观中的稳定成分，促进形成了异质性程度低、格局粗粒化、稳定性差的景观格局，其中，快速城市化、水资源减少和耕地、林地等重要土地资源的快速转化是整个地区生态安全状态弱化的主要原因。     

西北地区不同等级沙尘暴的空间变化与防治

通过资料分析,揭示了西北地区不同等级沙尘暴的分布范围与物质组成的空间变化及发生动力。研究表明,西北特强沙尘暴活动范围从荒漠源区一直到东南沿海及港澳地区,强沙尘暴活动范围包括荒漠源区到我国东部的河南郑州、开封、许昌以及山东菏泽等地,中等沙尘暴分布在荒漠源区到甘肃兰州等地,弱沙尘暴分布范围小,以点状分布为主;不同等级沙尘暴的物质浓度和组成不同;产生不同等级沙尘暴的动力不同;给黄土高原带来大量粉尘物质和造成严重灾害的主要是强和特强沙尘暴;对西北地区不同等级沙尘暴灾害的防治应采取分级防治和分区防治相结合的措施。     

陇东黄土高原地区石油污泥原位修复过程中土壤主要肥力指标动态变化分析

为了分析陇东黄土高原地区石油污泥在原位修复过程中土壤主要肥力指标的变化情况,对长庆油田第二采油厂的石油污泥进行为期105 d的原位修复,采用常规方法测定了土壤有机质、pH、总石油烃含量(TPHs)、含盐率、碱解氮、速效磷、速效钾、土壤脲酶、脱氢酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶等土壤肥力指标;通过PCR-DGGE技术分析了土壤微生物群落的功能多样性,并采用主成分分析法对供试石油污泥的土壤肥力进行评价.结果显示:随着原位修复的时间的延长,土壤碱解氮、速效磷含量呈显著增加趋势;有机质、pH、含盐率、TPHs含量显著降低,而速效钾含量呈逐步增加趋势.土壤脲酶及脱氢酶活性增加,多酚氧化酶及过氧化氢酶活性降低.土壤微生物群落遗传多样性结果显示,ShannonWiener多样性指数、Patrick丰富度指数及Pielou均匀度指数均呈增加的趋势.经过105 d的原位修复土壤肥力显著提升,各阶段土壤肥力得分为105 d80 d60 d45 d25 d.上述实验结果有助于掌握石油污泥原位修复中土壤肥力动态变化趋势,并为土壤石油烃污染的综合治理提供基础依据和数据参考.     

基于WRF-CMAQ模型的辽宁中部城市群PM2.5化学组分特征

为了探究北方寒冷地区城市PM_2.5化学组分特征,采用WRF-CMAQ模型对辽宁中部城市群2019年1月、4月、7月、10月及一次重污染过程（2019年1月11—14日）的PM_2.5化学组分展开模拟分析.结果表明:WRF-CMAQ模型分析下SO₂、NO₂、PM₁₀、PM_2.5浓度模拟值与监测值的相关系数（R）在0.63~0.82之间,PM_2.5组分中SO₄2-、NO₃-、NH₄+、EC、OC浓度的相关系数（R）在0.59~0.88之间,WRF-CMAQ模型对大气污染物及PM_2.5主要化学组分的模拟效果较好,可以反映PM_2.5及其组分的时空变化特征.通过对模拟结果的进一步分析发现,辽宁中部城市群PM_2.5中SNA（SO₄2-、NO₃-、NH₄+三者的合称）的占比为37%,与成渝城市群、长三角地区、京津冀地区城市相比,PM_2.5二次污染程度较低,一次污染仍是PM_2.5的主要来源.1月、4月、7月、10月PM_2.5中[NO₃-]/[SO₄2-]（质量浓度比）分别为0.62、0.44、0.15、0.50,表明该区域的燃煤污染对PM_2.5的贡献大于机动车尾气的贡献,该现象在秋冬季尤为明显;硫氧化率（SOR）普遍处于较高水平,分别为0.34、0.54、0.61、0.58,表明该区域燃煤排放的SO₂更易对PM_2.5产生贡献.同时,全年OC/EC（质量浓度比）的平均值为3.6,说明碳气溶胶的贡献主要来自机动车尾气的排放与化石燃料燃烧.通过分析2019年1月11—14日重污染过程PM_2.5组分浓度的逐小时变化发现,该时段中SOR与NOR分别是1月平均值的1.2与2.0倍,NOR的提升导致PM_2.5中NO₃-浓度占比上升了8%,超过SO₄2-的占比,这表明该重污染过程中机动车尾气对PM_2.5的贡献超过平常时段.研究显示,辽宁中部城市群的大气污染呈燃煤与机动车尾气为主的复合型污染特征,尤其在重污染天气下,实施工业限产的同时,加强机动车限行尤为重要.      

黄土高原中部麻栎宽度年表的气候响应特征初探

黄土高原是世界上水土流失最严重和生态环境最脆弱的地区之一,由于人类活动的日益频繁,森林面积急剧缩小,现有林地多为人为破坏后形成的天然次生林。目前很难在该区找到适合树轮气候学研究的老龄针叶树种,在此背景下,寻找适合开展树轮气候学研究的替代树种尤为重要。本研究以黄土高原中部桥山林区的老龄麻栎林为研究对象,为该区建立了近一百多年的标准年表（1891—2016）和差值年表（1884—2016）,评估其树轮气候学研究潜力。相关计算表明,麻栎差值年表与当年3—7月降水量相关最高（r=0.58,p＜0.001）,几乎达到了可以重建的水平。该年表还与陕西中北部旱涝指数和黄土高原西部树轮降水重建序列显著相关,共同反映了区域降水变化历史。空间相关分析也进一步说明了桥山麻栎差值年表对区域降水量变化具有较强代表性。本文首次利用黄土高原中部阔叶树种开展树轮气候学研究,发现了麻栎树轮宽度年表具有记录过去降水变化的巨大潜力。     

黄土高原植被数量区划研究

采用GIS技术与数量生态分析技术(TWINSPAN)相结合的方法,对黄土高原植被进行数量区划。植被数量区划的结果表明:黄土高原可划分为4个植被区,包括5个植被亚区,与黄土高原植被DCA、CCA、DCCA排序的结果相吻合。     

南黄海中部表层沉积物中多环芳烃含量分布及来源分析

采用气相色谱与质谱联用(GC/MS)技术,在一个航次内对南黄海表层沉积物中16种优先监控的PAHs的污染状况进行了调查,采用菲/蒽、荧蒽/芘、荧蒽/(荧蒽+芘)、吲哚芘/(吲哚芘+苯并(g,h,i)菲)等特定比值对PAHs来源进行了分析.结果表明,南黄海表层沉积物中检出PAHs的总含量为90.4～732.65ng·g-1,各站点均以4～6环为主;与其它站位相比,倾废区的HOI站位受到PAHs污染较为明显,无论是16种PAHs总量还是高分子量组分最高值都出现在该站点,虽然该海区沉积物中PAHs的含量没有超出生物影响低值,但苯并(b)荧蒽、吲哚芘和苯并(g,h,i)芘等一些没有最低安全标准的PAHs也有不同程度的检出,对海洋生物具有潜在的毒副作用.PAHs可能来源于原油、生物和煤燃烧造成的污染.     

基于氢氧稳定同位素的黄土高原云下二次蒸发效应

根据GNIP提供的1985年1月至2004年12月黄土高原8个站点的409个降水同位素数据及同期的气象资料,结合HYSPLIT 4.9模型,分析了该区δ18O和d的时空分布特征,计算了二次蒸发的比率,并对不同气象因子影响二次蒸发的程度作了探讨,得到以下结论:1冬季风和夏季风期间,在黄土高原内由南向北δ18O呈上升趋势,d呈下降趋势;自东向西δ18O仅在夏季风期间有上升趋势,而在冬季风期间呈现下降趋势,d总呈现下降的趋势,δ18O和d的变化幅度可以指示季风的路径.2该区全年存在二次蒸发效应,夏季风期间最为明显,蒸发比率介于1.51%~5.88%之间,平均值为3.87%.冬季风期间蒸发比率总体较低,介于1.06%~5.46%之间,平均值也降为3.03%.黄土高原边缘站点蒸发比率受季风变化影响较大,而中部站点受季风变化影响较小.3温度对二次蒸发的影响较大,降水量和水汽压其次,相对湿度较小.此外,风速和海拔对二次蒸发的影响较弱.