北极放大反馈机理研究进展及未来“新北极”背景下中-高纬度耦合反馈机理展望

近年来全球变暖加剧,北极海冰快速融化,北极近地面增温速率是全球平均的2~4倍,即北极放大效应。北极放大不仅影响北极地区的气候与生态环境,还会造成极外地区的极端天气气候事件频发。北极放大的形成需要有使北极增温的正反馈过程持续作用,目前被广泛接受的正反馈机理包括冰雪反照率反馈、温度反馈(包含普朗克反馈和温度直减率反馈)、水汽和云反馈等。但这些基于辐射平衡的热力正反馈过程仅能贡献北极放大约1.4~2.3倍的增暖速率,远远低于当前近4倍的北极放大率。在包含了上述多种正反馈机制共同作用的最新CMIP6耦合模式的模拟中,依然普遍低估了北极放大率和海冰融化速率,特别是21世纪初北极逐渐进入海冰加速减退、海冰流动性加快的“新北极”气候态,北极放大率从之前的高估转为明显低估,意味着海冰融化的动力作用在增强。基于中纬度海洋和大气向极热输送的动力作用分析,本文提出了一种有利于加速北极放大的中纬度-北极之间动力-热力耦合反馈机理的科学猜想。

高纬度冻土区铁路路基和渗水盲沟施工技术研究

简述了新建铁力至伊春铁路合同段冻土路基及其渗水盲沟工程施工概况,阐述了冻土路基、渗水盲沟和检查井以及引水管和排水管施工技术,修筑渗水盲沟后,通过长达数月的监测数据表明,在监测时间段内路基内部水的流动场趋于稳定,形成了一条标准的地下水迁移通路,达到了预期的排水效果。

中高纬度地区劲性复合桩冬季施工问题研究

劲性复合桩是一种新型地基处理工艺,通过充分利用土层侧阻力来增加桩基的抗压强度和抗拔强度。在高寒地区施工时,由于劲性复合桩对水泥浆温度的要求非常严格,受低温的影响,很容易出现施工质量问题。依托雄安新区某项目,对劲性复合桩在冬季受寒潮影响下的施工问题进行了分析研究。施工难点主要为控制水泥浆温度、防止堵管和管桩植入过程,通过建立制浆站、控制水泥浆温度、酌情使用早强剂及减水剂,以及对钻杆进行加热、保温等控制措施,有效解决了施工过程中出现的问题。根据现场静载试验和低应变检测结果,受检桩均为Ⅰ类桩,无断桩和缩径等质量缺陷,成桩质量为优良,抗压强度和抗拔强度均满足设计要求。

高纬度寒区浅埋隧道的温度场及防寒抗冻探讨

专门针对东北高纬度寒区浅埋隧道冻害机理的研究较少,对东北寒区隧道进行了现场温度实测,讨论了东北高纬度寒区浅埋隧道的冻害形成机理和防寒抗冻措施.现场温度实测表明,传统的保温措施无法保证隧道不发生冻害,合理的防排水措施是高维度寒区浅埋隧道的主要防寒抗冻方法.建议在高维度寒区浅埋隧道全长设置中心深埋水沟、排水盲沟和保温侧沟,在冻结深度很大和月平均气温极低的寒区隧道排水设计中建议尝试使用顶进中心深埋水沟的施工方法,以降低工程造价及提高施工安全.中心深埋水沟直径应在80 cm以上,以保证维护的便利.根据洞口地形选择合理的出水口形式,且做好保温防冻措施.

CO_2失汇与北半球中高纬度陆地生态系统的碳汇

化石燃料消耗及热带林破坏导致约 7.0 Pg C· a- 1 (1Pg=10 9t)的 CO2 向大气排放 ,其中 3.0～ 3.4Pg C·a- 1 的 CO2 被用于大气 CO2 浓度的升高 ,约 2 .0 Pg C· a- 1 的 CO2 被海洋吸收 ,而陆地生物圈被认为是 CO2 净吸收与净排放基本达到平衡。因此 ,在人工源 CO2 中 ,尚有 1.6～ 2 .0 Pg C· a- 1的 CO2 去向不明。这就是著名的 CO2 失汇之谜。大气成分监测、CO2 通量测定以及模型模拟等方面的研究都表明 ,北半球陆地生态系统是一个重要的碳汇 ,但其值存在很大的不确定性 ,且具有较大的时空变化。全球温暖化、CO2 施肥效应 ,氮和磷沉降的增加以及人工植被的扩大是形成碳汇的主要因素。为减少碳汇估计值的不确定性 ,除加强长期定位监测、改良现有估测模型外 。

高纬度地区多功能日光温室设计

高纬度地区的传统日光温室常由于结构设计不合理,冬季生产需要补温,果蔬种植和加工环节分离,运输中容易发生冻害,制约该地区温室的冬季生产。该文基于传统日光温室优点及存在问题,结合高寒地区气候特点,从温室结构优化和功能创新2方面提出新型日光温室设计方案。利用经典温室设计理论,结合生产实际,对采光角度、前屋面弧度、保温性能等进行优化,并对雪荷载、风荷载、屋面活荷载、作物吊挂荷载进行计算,利用结构分析软件midas计算温室结构的受力稳定性,对温室各参数设计的合理性进行验证。优化结果为:总跨度16 m,一层种植部分跨度9 m,生产加工部分跨度7 m,总高度6.5 m,前屋面主采光角37°,土地利用率达到1.7。该设计实现了高纬度地区温室冬季不加温种植果蔬,利用传统温室后墙的遮阴部分,创造地上、地下3层使用空间,显著提高了土地利用率,实现种植、加工、存储多种功能集成,是高纬度地区日光温室的一种创新尝试,可以作为棚室种植园区的核心节点温室。

2003年夏季中高纬度环流与淮河流域降水

研究了 2 0 0 3年夏季中高纬环流特征以及乌拉尔山、鄂霍茨克海和贝加尔湖三个地区阻高指数逐候的变化情况。 6月下旬至 7月上旬东亚中高纬出现“双阻”形势 ,造成淮河流域持续一个多月的集中强降水 ,但是在 7月底 ,鄂霍次克海阻高再度建立并持续 ,致使盛夏西太平洋副热带高压较常年偏南 ,所以雨带的位置也未能北移。因此 2 0 0

亚洲中高纬度环流对东亚夏季降水的影响

夏季印度季风和东亚季风环流的主要差异之一在于：东亚夏季风环流受中高纬度环流影响很大。文中探讨了中高纬度环流对东亚夏季风环流以及长江中下游地区夏季降水的影响。结果表明：东亚夏季降水环流型及长江中下游地区夏季降水的强弱受乌拉尔山和鄂霍次克海形势的影响，特别是东亚夏季梅雨期异常的降水与中高纬度阻塞型的建立密切相关。研究表明：当鄂霍次克海高压建立并稳定时，亚洲中高纬度及东亚东部地区的距平场易分别形成＋－＋的距平波列，东亚地区距平波列的这种分布形势及其相互作用常常造成东亚夏季特别是梅雨期降水偏多；反之，当鄂霍次克海为低值区时，亚洲中高纬度和东亚东部地区的距平场易形成－＋－的距平波列，东亚距平波列的这种分布形势不利于东亚夏季梅雨期的降水。因此，在考虑东亚夏季风环流的形势及其对同期降水的影响时，中高纬度的环流形势及其与低纬环流的相互作用是非常重要的因素。

田间增温1.5℃对高纬度粳稻产量和品质的影响

【背景】水稻是我国最重要的口粮作物。东北稻区不仅是我国高纬度优质粳稻的重要产区,约占我国粳稻总产50%以上;也是我国气候变暖最明显区域,近半个世纪来该区年平均气温上升了1.1℃。【目的】研究气候变暖情境下东北稻区水稻产量和品质的变化,为保障我国优质粳稻生产提供参考依据。【方法】结合田间开放式远红外增温装置,设置全生育期增温1.5℃和不增温处理,分析田间开放式增温1.5℃对高纬度粳稻生育期、产量及产量构成、加工品质、外观品质、营养品质和蒸煮品质的影响。【结果】与不增温相比,2017年和2018年增温处理的水稻全生育期天数分别减少了6—7 d和4—5 d,主要表现在抽穗前天数缩短;增温处理下龙稻5号和龙稻18两年平均产量分别提高了5.8%和14.4%,其主要得益于单位面积的有效穗数增加;增温显著降低了籽粒中直链淀粉含量,但对糙米率、精米率、整精米率和蛋白质含量影响不大;增温有增加水稻淀粉峰值黏度、热浆黏度和最终黏度,降低淀粉消减值的趋势,但对回生值无显著影响。【结论】基于高纬度稻区较低的背景温度,增温1.5℃对水稻产量和稻米蒸煮品质具有一定的促进作用,但未来增温幅度升高将会加大该稻区稻米品质变化的不确定性。

冻融对中国高纬度地区湿地水环境及土壤养分的影响

为明确冻融作用对中国东北部高纬度地区森林沼泽湿地和灌丛沼泽湿地土壤养分及湿地水中各项指标的影响.以中国小兴安岭乌伊岭国家湿地保护区为研究对象,采用实验室分析和现场监测的方法,分析了冻融周期影响下的湿地水及两种类型湿地土壤中元素的变化规律.结果得出冻融循环对中国高纬度湿地水化学成分及土壤养分均有较大的影响,森林沼泽湿地水的氨氮、总磷、总氮分别增加了20.2%、38%、29.4%,灌丛沼泽湿地水的氨氮、总磷、总氮分别增加了27.6%、38.4%、34%;森林沼泽湿地枯枝落叶层中TN的含量下降了11.02%、TP下降了11.5%、有机质增加了25.23%;说明冻融对促进湿地有机物的积累,为湿地植物生长提供充足的养分和维持湿地生态系统平衡具有重要意义.

中高纬度地区500 hPa高度场动力预测统计订正

利用DEMETER多模式集合研究计划中Meteo France模式的预报资料集,在分析其对冬季北半球中高纬度地区(20°～90°N)500 hPa高度场预报效果的基础上,针对模式预测较差的模态分别运用最优子集回归修正方案和回归-相似相结合的修正方案对其进行订正。结果表明:数值模式对观测模态的预测能力并非随模态数的增加而递减,方差贡献较小的模态的预报效果可能好于方差贡献较大的模态;基于最优子集的回归订正方法未能改进原模式预报技巧;在最优子集回归基础上再经相似订正的方法(DAP-OSR)能够改进预测效果,独立试报的距平相关系数平均每年提高0.1。

高纬度寒冷地区水稻育种现状及展望

随着国民经济的快速发展和人们生活水平的提高,对粳米的需求在稳步增长。黑龙江是我国粳稻主产区,对于保障我国粳稻市场稳定和全国人民的口粮安全具有重要作用。黑龙江以四、五积温带为代表的高纬度寒冷地区粳稻种植面积在70万hm^(2)左右,这一地区生态条件特殊,气候寒冷,无霜期短,对水稻育种有特殊需求。文章小结了高纬度寒冷地区水稻育种的发展历程和现状,并提出了今后发展的方向。

一种适用于高纬度船舶导航的横向地球坐标系

为了克服高纬度地区经线收敛引起的船用惯导系统无法准确定位的问题,提出将地球坐标系通过旋转构建一个横向地球坐标系,使得高纬度地区的船舶位置实际上是在一个矩形经纬网格区域内,并依据横向地球坐标系对船舶的位置和航向等信息进行计算,然后将计算的结果再变换到地球坐标系内,以此进行船舶的极区导航。理论分析证明,利用本文提出的横向地球坐标系能够对高纬度位置信息进行精确表示,能够满足高纬度地区的船舶导航的精度需求。

高纬度和北极地区空气中SO_2、NO_2和NH_3浓度的观测

高纬度和北极地区空气中ＳＯ２、ＮＯ２和ＮＨ３浓度的观测陈乐恬佟玉芹方精云（中国科学院生态环境研究中心，北京１０００８５）关键词：北极；被动采样；环境观测．１前言１９９５年４—５月间中国首次赴北极科学考察队在该地区进行科学考察，为研究极地周围空气的背景...

强潮区较高纬度移植红树植物秋茄的生理生态特性

以中国红树林引种最北界的乐清湾西门岛海域为研究地点,选择黄零为1.96、1.66和1.35 m 3个高程断面(每个潮水周期平均淹水时间分别为3.18、3.65、4.07 h),研究了1年生和4年生秋茄的生长、叶片的光合色素和保护酶活性、植株可溶性糖含量、游离氨基酸含量、离子含量等指标的变化。结果表明,当滩涂高程为黄零1.66 m以上时,每个潮水周期平均淹水时间低于3.65 h,1年生和4年生秋茄幼苗均可生长;当滩涂高程为低于黄零1.35 m时,每个潮水周期平均淹水时间高于4.07 h,1年生秋茄幼苗仍能正常生长,而4年生秋茄叶片叶绿素、类胡萝卜素总量、茎叶中的可溶性总糖和游离氨基酸含量、过氧化物酶(POD)活性以及K+/Na+比均显著降低,同时,叶片中的丙二醛(MDA)和茎、叶中Na+含量均快速上升,导致了生长缓慢。总体上说,较大树龄秋茄可生长在高程为黄零1.66 m以上,其原因是植株在每个潮水周期平均淹水时间少于3.65 h时仍能够维持正常的碳氮代谢。

东亚夏季风年际变率及其与中、高纬度大气环流以及外强迫异常的联系

利用欧洲中心35年(1968—2002年)月平均再分析资料(ERA-40),通过矢量经验正交分析方法,研究了东亚夏季风年际变率的第2、3优势模态及其与中、高纬度大气环流和外强迫异常之间的联系。这两个优势模态均与北半球中、高纬度大气环流异常有密切的关系,累计解释协方差超过了东亚夏季风的第1模态。东亚夏季风变率的第2模态解释了13%的风场协方差,由两个不同的子模态构成(P21和P22),分别对应夏季500hPa高度场的双阻塞高压异常型(乌拉尔山附近以东和鄂霍次克海阻塞高压异常)和欧亚大陆北部的准纬向遥相关波列。东亚夏季风第3模态解释了8.2%的风场协方差,依然包括两个不同的子模态(P31和P32),分别对应夏季500 hPa高度场在欧亚大陆北部的两个不同遥相关波列。这些夏季风模态均对中国降水变化产生影响,特别是在华北和东北地区。近几十年来中国夏季降水的两次年代际变化与夏季风第3模态的关系可能更为密切。春季北极海冰对于中国夏季降水变化和夏季风模态P31均是先兆因子。

高纬度多年冻土区路基工后温度变化规律研究

为掌握大兴安岭多年冻土地区路基工后温度变化规律,选取中俄原油管道漠大线林区伴行路典型多年冻土区路基断面,采用DS18B20温度传感器对建成通车后的路基进行为期两年的温度监测,分析研究路基温度变化、冻土年平均地温、冻土上限变化和冻土温度阴阳坡差异。结果表明:路基范围内各测温点不同深度温度随着气温发生年周期性变化,路基浅层温度变化频繁,随着深度增加,路基内温度变化幅度逐渐减小;不同深度土层最低值或最高值温度出现的时间并不一致,下部土层最低值或最高值温度出现时间明显滞后于上部土层;路基冻结时间自11月份开始,至次年的4月中旬随着大气温度的上升开始融化,冻结时间持续5个月左右;多年冻土为热极不稳定冻土类型,且在上覆路基的影响下,多年冻土产生了严重的退化现象,路基下多年冻土的年平均温度升高;在阴阳坡效应的影响下,大气温度对阳坡面路基下地温深度的影响大于阴坡面,阳坡面路基下多年冻土的年平均地温大于阴坡面,阴坡面路基下多年冻土融化时间比阳坡面的少30 d左右。研究结果旨在更有利于我国大兴安岭地区多年冻土路基稳定性问题的进一步研究,为该地区道路工程建设和维护提供参考资料。

吉林省高纬度地区花生果腐病药剂防治效果

[目的]筛选高纬度地区花生果腐病的防治药剂。[方法]在田间试验条件下,以JYZH-12和JYJH-4花生品种为材料,研究可湿性粉剂SWM-1和固体发酵剂SWM-1对花生果腐病的防治效果。[结果]2种药剂均有较好的防治效果,其中固体发酵剂的防效最好,对JYZHH-12的防效为43.42%,较空白处理增产18.20%,对JYJH-4的防效为85.65%,较空白处理增产11.60%。[结论]为高纬度地区花生果腐病的防治提供了参考。

高纬度寒地水稻品种的选育与创新

综述了高纬度寒地典型代表黑龙江省黑河市水稻品种近60年的选育历史,讨论了该地域影响水稻产量和稻米品质进一步提高的限制因素,提出了今后寒地水稻品种选育的方向和目标。

高纬度地区玉米各层叶片功能研究

经1987～1990年在不同施肥量不同密度不同品种情况下的研究,在高纬度寒冷的黑龙江省边远低湿地区,明确了玉米各层叶片功能顺序是:上层叶>中层叶>下层叶,产量与叶面积呈高度正相关,并服从上述各层叶片功能的规律,为育种与高产栽培提供了科学依据.