WRF参数化方案与初始场对闽江流域 暴雨模拟的敏感性研究

数值模式作为目前最主要的天气预报手段之一,已经广泛应用于极端降雨等强天气过程的预警和预测。在实际预报业务中,数值模式受初始场、边界条件、参数化方案等影响,难以进行长时间精准预报。基于新一代中尺度数值天气预报模式WRF(The Weather Research and Forecasting Model),交叉组合16套微物理过程和积云对流参数化方案,对闽江流域2021年5月17—24日的一场连续性暴雨过程进行敏感性对比模拟。结果表明,WRF模式基本可以再现本次降雨过程的时空分布特征,但明显高估了暴雨中心的强度和范围,EXP9(Lin-NT组合)整体表现较优。对于初始场质量敏感性试验,基于最优参数化方案组合的模拟结果表明,ERA5(The Fifth-generation Atmospheric Reanalysis of the European Center for Medium-Range Weather Forecasts)对各个量级降雨模拟效果均相对较好,与观测数据的时空特征最吻合,其次为GDAS/FNL(Global Data Assimilation System/Final Operational Global Analysis),而CFS(Climate Forecast System Operational Analysis)表现最差。可为提高极端降雨模拟和预报精度提供方法借鉴。

尖峰岭热带天然林不同土层细菌群落多样性和组成的海拔变异规律

土壤微生物群落结构沿海拔梯度的变异是微生物生物地理学分异和群落空间分布的重要内容,然而,热带森林土壤微生物多样性及其群落特征的海拔模式尚不明确。研究海南省尖峰岭自然保护区0—20cm和20—40cm土壤细菌多样性和群落组成沿海拔梯度(400—1410m)的变化及其与环境因子的关系。结果表明:在0—20cm土壤微生物生物量碳、生物量氮和生物量磷随海拔升高(峰顶降低)而增加,20—40cm土壤微生物生物量碳、生物量氮和生物量磷随海拔升高呈先升高后降低趋势;整体上,变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、厚壁菌门在0—20cm中占优势,丰度总和占该层细菌总量的88.17%;变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、厚壁菌门、绿弯菌门在20—40cm中占优势,丰度总和占该层细菌总量的90.82%;随海拔增加,0—20cm细菌多样性线性减少,20—40cm细菌多样性变化不显著;沿海拔梯度,0—20cm细菌群落组成可分为低(409—1018m),中(1018—1357m)和高(1410m)三个海拔聚集群落,20—40cm细菌群落组成随海拔无显著性变化;两土层细菌多样性与土壤pH显著正相关,土壤细菌群落组成在0—20cm主要受年均温度和pH影响,20—40cm受年均温度和土壤有机碳影响;根据Bray-Curtis指数,0—20cm和20—40cm土壤细菌相似性随地理距离的增加逐渐降低,细菌群落相似性随环境距离的增大也逐渐降低。总之,尖峰岭土壤细菌多样性和群落组成的海拔格局受土壤深度影响,且驱动细菌群落组成变化的因素在土层间不同,暗示在未来气候变化背景下,热带森林0—20cm和20—40cm土壤微生物群落可能具有不同的响应机制。

尖峰岭热带森林土壤真菌群落的海拔变化格局及驱动因素

真菌是土壤微生物的重要类群,探究其组成和多样性的海拔变化格局与驱动因素是生物多样性与生态系统研究领域的重要议题。本文运用Illumina高通量测序技术,以尖峰岭自然保护区热带森林400~1500 m海拔梯度范围内表层(0~20 cm)和下层(20~40 cm)土壤为对象,研究了真菌群落α和β多样性沿海拔的变化及其环境控制。结果表明:子囊菌门和担子菌门是尖峰岭土壤真菌的优势菌门,其相对丰度达到90%以上;表层土壤真菌群落α多样性无明显的海拔分异,下层土壤真菌α多样性随海拔增加而下降,在整个海拔梯度上,表层土壤真菌α多样性高于下层土壤;土壤真菌β多样性受到海拔变化的显著影响,温度是驱动表层和下层土壤真菌β多样性海拔变异的主要环境因素;土壤真菌群落相似性随着地理距离的增加而显著下降,而不随环境距离的增加发生明显变化,并且整个海拔梯度上,稀有门(被孢菌门、毛霉门和罗兹菌门)的相似性显著低于丰富门(子囊菌门和担子菌门),说明扩散限制决定着真菌群落结构在海拔梯度上的分异。以上结果说明,尖峰岭热带森林土壤真菌多样性受到海拔的影响,稀有门而非丰富门随海拔梯度的变化是真菌β多样性海拔变异的重要来源。

戴云山土壤微生物碳源利用效率的海拔变异规律及影响因素

微生物碳源利用效率(CUE)是指微生物将吸收的碳(C)转化为自身生物量C的效率,土壤微生物CUE的研究对深入认识土壤C循环过程十分重要.利用^(18)O-H_(2)O-DNA标记法,研究戴云山不同海拔(980~1765 m)天然林土壤微生物CUE、微生物生长速率(C_(growth))和呼吸速率(C_(respiration))的变化特征和影响机制.结果表明,微生物CUE在0.1~0.4之间变化,并随海拔升高而增加;微生物CUE与C_(growth)、C_(respiration)和单位微生物生长正相关,而与呼吸熵负相关,说明随海拔的增加,微生物通过增加个体生长和抑制个体呼吸来提高CUE;温度是影响CUE的主要因素,微生物CUE与温度负相关,说明随海拔增加,温度下降是促进土壤微生物CUE升高的关键因素.