论陆-海界面的复参数化

陆-海界面是地球系统科学模型边界条件设定的难点。入海物质通量测量的不确定性、逆梯度汇聚的局域化功能以及可降维自适应结构的存在,使得陆-海界面成为共振条件下连接线性与非线性系统的枢纽,难以在经典线性化理论框架下组织“各态遍历”的测量,实现界面系统的实参数化,满足地球系统科学模型的环境模拟与预测需求。受前人借助卫星高度计和潮位站等大规模水位数据阵列的伴随同化,运用陆架潮波数值模型反演海底边界层拖曳系数时空变化规律的案例启发,文章提出了陆-海界面系统的复参数化思维以及遥感观测和数值模型相结合的复参数化建议。

中国稻田土壤铁流失及其环境意义

铁是重要的生命元素,其在地球表层系统中的迁移和循环过程对陆地和海洋生态系统有重要影响.中国稻作历史悠久、稻田分布广泛、类型众多、人为活动影响强烈,频繁的干湿交替导致水稻土中铁的迁移过程十分活跃,且与自然土壤相比有很大差异,但关于这类独特的人工湿地生态系统铁的界面迁移流失量及其对河流乃至近海环境的贡献还缺少系统的评估.本研究以中国典型稻作区不同景观(沼泽、平原、阶地)和母质类型(酸性、中性、石灰性)起源的7个时间序列水稻土为对象,系统分析了水稻种植前后土壤中铁的动态演化特征,并在收集和整理相关大量文献数据的基础上,估算了全国尺度由于人为植稻引起的铁流失量.结果表明,不论起源于何种景观与母质类型,水稻土在1m土体内最终都会呈现铁的流失趋势.起源于低洼沼泽区石灰性湖相沉积物的水稻土,在前期(50a)铁呈现一定的累积,之后呈现流失趋势(铁流失的平均速率为0.026kg m^(−2) a^(−1));起源于平原地区石灰性母质的水稻土在1000a内铁以土体内表层还原淋溶与亚表层氧化淀积的内循环过程为主,之后呈现流失趋势(铁流失的平均速率为0.029kg m^(−2) a^(−1));而起源于平原与丘陵地区酸性和中性母质的水稻土在植稻初期就出现铁的快速流失(铁的最大流失速率达1.106kg m^(−2) a^(−1)),之后铁流失速率趋缓.起源母质pH、CaCO_(3)与有机质含量、地形控制的物质运移以及人为灌溉引起的土壤水分状况变化与植稻年龄共同决定了稻田铁流失的模式和速率.根据时间序列水稻土数据与文献数据,初步估算出全国稻田土壤铁流失通量约为46.4~195.7Tg a^(−1),全国稻田铁流失总量约为5121.5~9412.2Tg.稻田铁流失的准确估算对科学评估土地利用变化对铁的生物地球化学循环的影响具有重要意义.