Surface modelling of global terrestrial ecosystems under three climate change scenarios

A high accuracy and speed method (HASM) of surface modelling is developed to find a solution for error problem and to improve computation speed. A digital elevation model (DEM) is established on spatial resolution of 13.5 km × 13.5 km. Regression formulations among temperature, elevation and latitude are simulated in terms of data from 2766 weather observation stations scattered over the world by using the 13.5 km × 13.5 km DEM as auxiliary data. Three climate scenarios of HadCM3 are refined from spatial resolution of 405 km × 270 km to 13.5 km × 13.5 km in terms of the regression formulations. HASM is employed to simulate surfaces of mean annual bio-temperature, mean annual precipitation and potential evapotranspiration ratio during the periods from 1961 to 1990 (T₁), from 2010 to 2039 (T₂), from 2040 to 2069 (T₃), and from 2070 to 2099 (T₄) on spatial resolution of 13.5 km × 13.5 km. Three scenarios of terrestrial ecosystems on global level are finally developed on the basis of the simulated climate surfaces. The scenarios show that all polar/nival, subpolar/alpine and cold ecosystem types would continuously shrink and all tropical types, except tropical rain forest in scenario A1Fi, would expand because of the climate warming. Especially at least 80% of moist tundra and 22% of nival area might disappear in period T₄ comparing with the ones in the period T₁. Tropical thorn woodland might increase by more than 97%. Subpolar/alpine moist tundra would be the most sensitive ecosystem type because its area would have the rapidest decreasing rate and its mean center would shift the longest distance towards west. Subpolar/alpine moist tundra might be able to serve as an indicator of climatic change. In general, climate change would lead to a continuous reduction of ecological diversity.     

变化环境下北江下游年径流量的加权马尔可夫链预测

在气候变化和人类活动的影响下,西北江的水文环境发生了重大变化,导致北江下游的来水条件发生变化。采用斯波曼检验（Spearman’s rho test）和Mann-kendall法系统地分析了北江下游的年径流量的变化趋势和变异情况,在此基础上建立了北江下游变化环境下年径流量的加权马尔可夫链预测模型。结果表明：西北江近50年来的大规模联围筑闸、大规模无序采掘河床泥沙等剧烈的人类活动,导致北江下游三水水文站年径流量在1990年左右发生了变异;所建立的加权马尔可夫链预测结果表明,从变异后的序列中统计出来的状态＂转移概率＂矩阵,能准确地反映出环境变化后年径流量之间的关系,所建立的加权马尔可夫链法预测变化环境下的年径流量是可行的,预测效果也比较好;按文章确定的分级标准,依现有的资料信息推断,环境发生变化后,在未来长期过程中,北江下游出现平水年的机会最大,但年际间的丰枯波动概率也不小。这一结果值得水资源管理部门注意。     

中国农业领域温室气体主要减排措施研究分析

气候变暖已成不争事实,主要是由于人为温室气体(GHG)排放增加所致,为减缓气候变暖趋势,各领域迫切需要采取减排措施;农业是一个重要的GHG排放源,农业领域采取减排措施对于减少我国GHG排放、保护农村生态环境有重要意义。文章在大量阅读前人研究结果的基础上,总结我国农业领域主要的减排管理措施,主要从农业活动、农村生活和生物质能源利用三方面进行阐述,并简要分析各措施的减排效果和存在问题。分析发现,农业活动的水肥管理是农田温室气体减排的研究热点,但由于地域和管理流程上的差异,对措施的减排效果尚存在争议;农村生活中存在巨大的减排潜力,采取恰当的减排措施不但可以减少GHG排放,还可以改善农村生态状况和环境卫生条件;农村生物质能源有很大发展潜力,合理开发利用,可以有效替代化石能源消耗,缓解能源危机,减少GHG排放,保护生态环境。总之,在农业领域采取积极的减排措施,有助于国家效应对气候变化,降低农业源污染和GHG排放,减轻环境压力,转换农业发展模式,加速农业现代化,促进农业生产的可持续发展和社会主义新农村建设。     

振打机构摆臂疲劳寿命仿真及可靠性分析

目的 针对振打机构关键部件摆臂,开展疲劳寿命及关键参数影响程度仿真分析,获得寿命分布及可靠性数据,校核摆臂设计是否满足使用要求。方法 基于S-N曲线进行振打机构摆臂的寿命仿真,开展动力学仿真与应力仿真,获得不同温度下摆臂最低寿命与管壁壁厚的关系。通过对关键寿命影响参数进行影响程度仿真分析,获得寿命分布及可靠性数据。结果 当摆臂壁厚大于1.77mm时,摆臂的平均寿命大于144万次,满足产品设计要求。疲劳寿命与弹性模量E负相关,与抗拉强度和表面加工系数正相关。可靠度R取0.8时,摆臂的可靠寿命约为29 005次;可靠度R取0.9时,摆臂的可靠寿命约为11 891次。结论 振打机构摆臂壁厚需大于1.77 mm,摆臂表面质量系数大于0.827 3,材质抗拉强度大于907.76 MPa,弹性模量E小于2.041×10^(5)MPa。     

霾天能见度参数化方案改进及预报效果评估

为了选择适合京津冀地区能见度预报的参数化方案,为霾的预报提供更准确的能见度预报产品.根据实际应用需求,改进了基于气溶胶体积浓度建立的Chen等能见度参数化方案（S1）,并利用2017年2月快速更新多尺度分析和预报系统-化学子系统（RMAPS-CHEM v1.0）的预报结果,对比评估了该方案与基于PM_2.5浓度建立的参数化方案（S2）和Mie散射计算方案（S3）在京津冀地区的预报效果.结果表明：①模式系统对京津冀地区的PM_2.5浓度预报总体较好,预报值与观测值非常接近,二者的相关系数在大部分地区可达0.8以上,小时相对湿度的预报值与观测值相关在0.78以上,平均误差低于3.91%.②三套方案计算的能见度都能较好地预报出2017年2月京津冀地区能见度的时间演变趋势,且在大部分时间三者计算的能见度都非常接近.总体上S1计算的能见度最低,S3计算的能见度最高,S2居中.在京津冀大部分地区,S1的均方根误差和归一化平均绝对误差最低,S3的最高,S2居中且在北京地区表现最佳.③能见度大于10 km时三套方案计算结果都偏低,其中S3的平均误差和均方根误差最低,能见度低于10 km时,特别是对出现频率较高的1~5 km低能见度的预报,S1方案的平均误差、均方根误差和归一化平均绝对误差都是最低的,更适合京津冀地区霾天气能见度的预报应用.     

多模式集成方法在安徽地区PM2.5预报中的应用研究

分别采用算术平均、权重平均、多元线性回归和神经网络的集成方法,对3种空气质量模式在安徽地区2017年2月-2018年2月PM_2.5预报结果进行集成释用.结果表明：各模式和订正产品的预报值与实况值之间均能达到显著相关,相较于WRF-Chem,多元线性回归的均方根误差（RMSE）下降了21.7%,归一化平均偏差（NMB）下降了6%,且在16个地市中NMB均下降至-25%~25%之间;从不同时次的预报效果来看,在3个代表性城市（淮北、合肥和芜湖）,多元线性回归均能大幅度降低RMSE和NMB,但从时间和空间效果来看,其对于提升预报值与实况值之间的相关性方面,略差于权重平均的集成方法;多元线性回归方法对于重污染天气PM_2.5预报评分（TS）最高,为0.46.该方法能较为有效地提升不同模式的预报效果,可为重污染天气预报预警提供参考.     

基于LCA的聚乳酸快递包装环境友好性评价

以聚乳酸快递包装为研究对象,运用生命周期评价（LCA）方法对聚乳酸快递包装的原料获取、加工、使用及5种处置情景的环境影响进行比较,并采用累积能源需求（CED）方法对能源消耗情况进行分析.功能单位（1000个规模为25×35cm的聚乳酸快递袋,918kg）快递袋原材料获取、加工及使用阶段的环境影响潜能值分别为1.09×10^-9、5.64×10^-10、1.24×10^-10.海洋水生态毒性是聚乳酸快递袋环境影响的主要类型,占77%;非生物资源耗竭潜能值、人类毒性次之,分别占9%和6%.能源消耗主要类型为不可再生能源,占总能源消耗的89%,其中,快递袋使用阶段为主要贡献阶段,占比为91%.处理阶段5种处置情景中情景Ⅴ（焚烧47%,填埋13%,回收40%）对环境最为友好,通过增加焚烧和回收处置的比例,减少填埋比例对环境有着更为积极的影响.     

新冠期间河北省典型钢铁企业大气污染影响

基于国家气象局气象预报数据,建立了基于AERMOD的钢铁企业污染预报模型,模拟了新冠疫情管控期（2020年2~3月）及解封后期（2020年4~10月）河北省某钢铁企业对大气污染的影响,并结合空气质量实测数据进行模型验证.结果显示,不利风向条件下,该钢铁厂大气污染物排放对当地3个国控站点SO₂、NO_x和PM₁₀的平均浓度贡献占比,在疫情管控期分别为20.19%~33.81%,17.49%~23.46%和2.02%~2.69%,在解封后期分别为13.43%~21.01%,11.09%~20.92%和1.20%~2.22%.由于疫情管控期受其他人为源干扰较少,该钢铁厂SO₂、NO_x和PM₁₀的预报值和三个国控站点实际监测值的相关系数,在新冠疫情管控期（在单个站点中,最高分别为0.43、0.48和0.29）高于解封后期（最高分别为0.42、0.39和0.07）.     

基于LCA的钢铁联合企业CO_2排放影响因素分析

钢铁企业是CO2排放大户,减少吨钢CO2排放是钢铁企业节约能源、保护环境、走可持续发展道路的必然要求.本研究旨在对钢铁企业产品生命周期清单研究的基础上,识别钢铁企业CO2排放的主要影响因素,提出针对性的减排建议.以某钢铁联合企业的产品生命周期清单模型为平台,同时利用TornadoChart工具,计算得到对企业CO2排放影响较大的因素,然后提出了相应的减排措施.结果表明,转炉流程对于钢铁企业的影响要大于电炉流程;对该企业CO2排放有重大影响和相关影响的因素有:高炉煤气(BFG)的CO2排放系数、连铸坯的钢水单耗、热轧的板坯单耗、转炉的铁水比.减少钢铁联合企业CO2排放的有效措施是采取捕集BFG中的CO2、降低转炉的铁水比、加强副产煤气的回收以及优化企业的产品生产结构.     

工业居民混合区降尘含量的灰色GM(1,1)预测

本文采有灰色理论中的预测方法，以９０—９４年度的降尘监测数据为基础，建立了邯郸市工业居民混合区降尘含量的ＧＭ（１，１）预测模型，其数学表达式为：＾Ｘ（１）（ｋ＋１）＝５６０２９ｅ００５６４１２ｋ－５３０８３，经三种方法对模型精度检验，由模式计算的预测值与历年的实测值的平均相对误差仅为－０００８％，关联度系数γ＝０９０５，后验差比值Ｃ＝００３，模型精度为一级，经与９５年度预测值与实测值对比验证，误差２７４％，说明本模型能真实地反映该区降尘的发展变化规律，预测数据可作为制定该区降尘防治规划的依据。