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关键词： 土地癌化   癌化土地指数   陆面反馈机制   气候变化   生态治理  

摘要： 由于全球变暖、城市化、荒漠化等一系列问题,地球的健康状况正在下降,这严重威胁着生态安全和社会的可持续发展。当土地无法通过光合作用产生足够的氧气时,其储水能力逐渐丧失,触发“高温-干旱”相互加强的正反馈循环。基于此,文章将地球视为一个生命体,提出了土地癌化的概念及其诊断方法,以量化土地的健康状况。文章还通过构建癌化土地指数(cancer land index, CLI),发现全球超过一半(53%)的土地面积正面临着癌化的威胁。癌化土地开始于产氧量低的沙漠和干旱区,以及耗氧量高的大城市和工业区,并逐渐向周边地区蔓延。这一过程类似于人体癌细胞扩散,标志着地球健康的恶化。文章通过对土地癌化概念的深入研究和癌化面积的检测,提出针对自然癌化土地和人为癌化土地的相应防治对策和建议,力争在早期发现和阻止土地癌化,保护地球的整体健康。

关键词： 油松   早材   晚材   气候变化   相对影响  

摘要： 全球变暖背景下,油松(Pinus tabuliformis)人工林生态系统对气候变化响应更为敏感,但目前对于气候变化下油松早材和晚材的径向生长还不完全了解。研究油松早材和晚材径向生长对气候变化的响应,对预测人工林生产力与植被动态具有重要意义。该研究选取华北和西北地区5个油松人工林,基于树木年代学方法构建油松树木年轮标准年表,分析了气候因子对油松径向生长的影响。结果表明,1980-2020年间研究区气温呈显著上升趋势,区域气候向暖干化发展。康乐(KL)、天水(TS)、灵寿(LS)油松树轮宽度高于旬邑(XY)和淳化(CH),且TS、KL、LS油松的整轮和早材树轮宽度下降更为平缓。油松的早材宽度与上年9月、当年生长季前降水量呈正相关关系。而晚材宽度则大都与气温正相关。在LS、CH、TS、KL,气温对晚材宽度变化的相对影响较早材分别上升了21.89%、8.63%、3.31%和7.25%。因此,与早材相比,晚材对气温变化更为敏感,并受到早春季节干旱的限制。综上所述,该研究利用早材和晚材径向生长对气候变化的响应分离了油松人工林生长季不同时段的气候信号,早材径向生长主要反映了生长季早期的降水信号,晚材径向生长主要反映了生长季后期的温度信号。在今后的预测模型中考虑这一差异性影响将有助于提高区域气候重建的准确性。

关键词： 黄河源区   降水形态   湿球温度参数化模型   降雪比   气候变化  

摘要： 黄河源区是黄河流域关键产流区域,对气候变化十分敏感。在气候变暖背景下,降水形态转变及其影响因素的研究依然不足。围绕这一重要科学问题,本研究基于地面气象站点观测和多源高分辨率气象数据集[China Meteorological Forcing Dataset(CMFD)、ECWMF ERA5-Land(ERA5-Land)、Multi-Source Weather(MSWX)],采用湿球温度参数化模型对1980—2015年黄河源区降水形态进行区分,并对降雪比长期变化趋势及其影响因素进行了综合研究。结果表明,1980—2015年黄河源区降水量整体呈增加趋势,降水形态向降雨转变,降雪量减少,平均降雪比呈显著下降趋势(P<0.05),四套数据源的降雪比平均下降速率为0.002 a^(-1)(P<0.05)。降雪比呈显著下降趋势(P<0.05)的格点占比分别为98.31%(ERA5-Land)、96.87%(MSWX)、67.62%(CMFD)。黄河源区中西部降雪比下降速率较快,下降速率最大的地区为玛多、达日等地。三套格点产品中CMFD能够较好地呈现降雪比变化趋势的空间差异,MSWX次之,而ERA5-Land降雪比变化趋势空间变异较小。源区降雪比与年平均气温、降水量相关性较高(P<0.05),相关系数r分别为-0.42和-0.48,亦受到西风的影响(r=-0.31,P=0.07)。研究结果有助于加深气候变暖对黄河源区水文气象过程影响的科学认识,为黄河流域区域水资源管理提供理论支撑。

关键词： 高原寒区   水文模型   积雪-冰川-冻土   径流   气候变化  

摘要： 全球气候变暖导致冰冻圈发生了剧烈变化,突出表现为冰川退缩、积雪消融、冻土退化等,加速了固态水资源向液态水资源的转化,打破了青藏高原寒区水资源分配的长期稳定机制。本文基于寒区冰冻圈变化水文效应角度,梳理了气候变化下青藏高原寒区水文过程研究进展,剖析了当前青藏高原寒区水文过程研究中存在的热点和难点。由于水文模型为研究水文循环过程的重要工具,模型的结构和功能决定了水文过程研究的准确度和发展方向。因此,本文总结了10个典型水文模型在模拟高原寒区冰川、融雪径流算法的优点和局限性及模型冰川、积雪、冻土模块特点,凝练总结了影响高原寒区水文过程模型模拟精度的主要问题。结果表明:青藏高原寒区气象观测站点资料的匮乏加大了数据输入、参数估计的不确定性;对冰冻圈水文内在物理过程认识不足导致了模型结构的不完备性,进而影响水文过程模拟精度。最后,本文从多元数据联合使用、机器学习应用等方面探讨了如何提高水文模型精度,为寒区水文模型的改进和完善提供参考。

关键词： 氢燃料汽车   氢储能   虚拟电厂   调峰市场   协调调度  

摘要： 随着氢燃料汽车(hydrogen vehicle,HV)的快速发展,氢燃料供给体系建设成为研究热点。利用电解水制氢消纳富余的新能源是解决此问题的一个有效手段。但氢能利用存在成本较高,难以获利的问题,考虑采用虚拟电厂(virtual power plant,VPP)的商业模式以提高制氢收益。在虚拟电厂的技术框架下,依靠高渗透率新能源制氢,在满足氢能源汽车供氢需求的同时,使VPP同时参与能量市场、旋转备用市场、调峰市场和碳排放权交易市场以获得最大收益。以VPP期望收益最大化为目标建立了考虑氢能源综合利用及参与多级市场获利的VPP优化调度模型,对夏季和冬季典型日VPP优化调度结果的分析表明:通过对氢燃料汽车与氢储能的协调调度及作为虚拟电厂参与各级电力市场,可有效实现氢燃料的供给并获得很好的经济效益,从而实现VPP绿色、低碳、经济运行。

关键词： 春玉米   气象要素   气象产量   适宜度   山西省  

摘要： 为明确山西省春玉米气候资源适宜性,为山西省春玉米种植布局优化提供一定的参考,根据山西省春玉米生长季内气象要素变化阈值,分别构建山西省春玉米生长的温度、降水量、光照适宜性模型,结合春玉米产量和种植面积建立山西省春玉米综合气候适宜度模型,并分析温度、降水量、光照和综合气候适宜度时空分布特征。结果表明,从生育期来看,山西省春玉米温度适宜性出苗期最好,乳熟期—成熟期最差;降水适宜性在播种期和成熟期较好,抽雄期最差;日照适宜性出苗期最好,成熟期最差。从空间分布来看,山西省春玉米温度适宜性晋西北、晋东部分地区不适宜;降水适宜性在晋中盆地、大同盆地、忻定盆地较差,东南部适宜;日照适宜性从北到南逐渐降低。综合气候适宜性可知,山西省北部、中部大部分地区较适宜种植春玉米,东南部适宜性较差。影响山西省春玉米产量的气象要素从大到小依次为日照、温度、降水量。经与实际产量验证,研究建立的山西省春玉米气候适宜性模型能较好地反映山西省春玉米气候适宜性分布和产量变化趋势。

关键词： 质子交换膜   燃料电池   电堆   寿命  

摘要： 燃料电池的寿命是制约其商业化推广的主要瓶颈之一,其中核心材料质子交换膜的寿命问题是主要的技术难点.为了研究国产质子交换膜在燃料电池中的性能与寿命表现,将国产质子膜和国外商用质子膜2种质子交换膜制备的膜电极采用穿插组装方式,装配成20片单电池组成的电堆,并在模拟车载运行工况条件下进行了6000 h的寿命测试.通过分析不同工作电流条件下的电压、单电池电压分布和极化曲线随时间的变化来考察电池的性能衰减情况,同时对燃料电池寿命测试前后的敏感性、阻抗、电化学活性面积和透氢电流密度等性能进行分析,并采用红外测温和扫描电镜对寿命测试前后的质子交换膜进行表征,进一步阐明电堆性能衰减的机理.结果表明,经过6000 h的寿命循环测试,国产质子膜在额定电流密度点的极化性能衰减率不超过4%,达到了燃料电池商业化的技术要求.

关键词： 水量平衡   水文模型   气候变化   CMIP6   水循环过程模拟  

摘要： 阐明气候变化对流域水文模型参数的影响是分析参数可移植性、预估未来水量平衡组分的基础科学问题。基于CMIP6框架下3种数据来源(CNRM、IPSL和MRI)的气象信息,驱动HBV水文模型模拟赣江流域2015—2100年的月径流变化,量化并评估气候变化下控制径流模拟过程典型参数的敏感性和不确定性。研究结果表明:①未来降水增多或减少比持平情况下模型参数敏感性整体更高,其中土壤模块(计算土壤蒸散发和含水量)参数敏感性最高;②区分年内丰枯期与全年平均结果相比,响应模块(划分各径流组分)参数敏感性更高、未来增幅更大,且未来降水增多或减少均会使枯水期土壤模块和响应模块参数的敏感性增高,表明降水量及其年内分配会影响模型参数敏感性;③随机扰动响应模块参数导致的径流不确定性最大(贡献超50%),特别是未来降水增多情景下(超70%),因此,若未来气候变化使径流组分(快速、慢速流比例)大幅变化,需重点关注该模块参数。

关键词： 白泥脱硫   金属离子   石膏晶体形貌   粒径分布  

摘要： 研究了典型金属离子(Mg^(2+)、Fe^(3+)、Al^(3+))和浆液温度对晶体形貌的影响,为揭示白泥脱硫失效机制提供理论支撑。采用SEM对晶体的外观形貌进行了观测,采用激光粒径分析仪对对应生长条件下的粒径分布进行了定量分析。结果表明,在30~50℃,结晶温度越高,得到的晶体形状越均匀;白泥中金属杂质离子的存在会影响石膏结晶形状,从而影响石膏脱水性能,其中,Fe^(3+)的影响效果最为显著,Al^(3+)、Mg^(2+)对形貌影响相对较弱;白泥中金属杂质离子的浓度越高,对石膏结晶表面形貌的影响越大,越易转变成不易脱水的细针形石膏。

关键词： 表面平均温度   生态多样性   极端天气事件   气候变化   全球健康   人类健康   自然灾害   刘国恩  

摘要： 随着地球表面平均温度的持续上升,自然灾害和极端天气事件变得更加频繁和严重.环境污染带来的破坏加剧了传染病的传播,气候变化对人类健康造成了前所未有的威胁.北京大学全球健康发展研究院院长刘国恩表示,随着经济增长不断加速,人类也为之付出更大代价,升温、污染、生态多样性减少等问题凸显,而这些环境和气候的变化对于人类健康的影响是平常且不易察觉的,人人都不可避免,需要社会共同努力来积极应对.