Evaluation of riverbed magnetic susceptibility for mapping biogeochemical hot spots in groundwater-impacted rivers     

Chen Wang  Martin A. Briggs  Frederick D. Day-Lewis  Lee D. Slater 《水文研究》2021,35(5):e14184

Redox hot spots occurring as metal-rich anoxic groundwater discharges through oxic wetland and river sediments commonly result in the formation of iron (Fe) oxide precipitates. These redox-sensitive precipitates influence the release of nutrients and metals to surface water and can act as ‘contaminant sponges’ by absorbing toxic compounds. We explore the feasibility of a non-invasive, high-resolution magnetic susceptibility (MS) technique to efficiently map the spatial variations of magnetic Fe oxide precipitates in the shallow bed of three rivers impacted by anoxic groundwater discharge. Laboratory analyses on Mashpee River (MA, USA) sediments demonstrate the sensitivity of MS to sediment Fe concentrations. Field surveys in the Mashpee and Quashnet rivers (MA, USA) reveal several discrete high MS zones, which are associated with likely anoxic groundwater discharge as evaluated by riverbed temperature, vertical head gradient, and groundwater chemistry measurements. In the East River (CO, USA), widespread cobbles/rocks exhibit high background MS from geological ferrimagnetic minerals, thereby obscuring the relatively small enhancement of MS from groundwater induced Fe oxide precipitates. Our study suggests that, in settings with low geological sources of magnetic minerals such as lowland rivers and wetlands, MS may serve as a complementary tool to temperature methods for efficiently mapping Fe oxide accumulation zones due to anoxic groundwater discharges that may function as biogeochemical hot spots and water quality control points in gaining systems.  相似文献   

基于小波变换与神经网络的石羊河流域夏季地温预测模型研究   总被引：1，自引：1，他引：0  

贾东于  李开明  聂晓英  袁春霞  李清峰  高福元 《冰川冻土》2020,42(2):412-422

地温变化在气候反馈效应中起着重要作用， 理解地温及其与影响因素之间的时空关系对预测全球温度变化至关重要。利用1998 - 2017年石羊河流域的逐日常规气象观测资料， 采用小波分析结合BP（Back Propagation）神经网络构建了石羊河流域夏季地温预报模型， 结果表明： 日平均地温预测效果在不同站点均为最佳， 其中预测值和观测值的相关系数均大于0.87， 3 ℃以内的预测概率均大于84%。其中， 民勤地区地温预测效果最好， 预测值和观测值的相关系数达到0.91， 3 ℃以内的预测概率达到86%。日最高地温的预测值与观测值的相关系数高于0.8， 但误差平方和、 标准差较大。永昌地区日最高地温的模拟效果最好， 3 ℃以内的预测概率达到83%。日最低地温的预测与观测值的平均相关系数高于0.66， 3 ℃以内的预报概率高于83%， 但预测值略低。其中， 武威地区日最低地温的预测效果最好， 预测值与观测值的相关系数为0.72， 3 ℃以内的预测概率达到94%。研究成果可为有效弥补干旱、 半干旱区地温观测资料缺失和探讨其与局地气候的关系提供一些参考。  相似文献   

The effects of simulated inundation duration and frequency on litter decomposition: A one-year experiment     

《Limnologica》2019

There is major uncertainty in the responses of litter decomposition to the inundation regimes in field studies, mainly because of the difficulties in identification of the individual effect of duration and frequency using field studies alone. The interactive role of inundation regime and litter quality also remains unclear. The responses of mass loss to simulated inundation regime (duration and frequency) and litter quality were investigated in leaves of Carex brevicuspis and leaves and stems of Miscanthus sacchariflorus from Dongting Lake, China. Three litter types differing in litter quality were incubated under seven different inundations over 360 days (three single inundations of 90, 180, and 360 days; three repeated 180-day inundations of 2, 3, and 6 times; and no inundations) in a pond near Dongting Lake. Initial N and P contents were highest in C. brevicuspis leaves, intermediate in M. sacchariflorus leaves, and lowest in M. sacchariflorus stems, whereas the organic C, cellulose, and lignin contents were ranked in the opposite order among the three litter types. Decomposition rate was highest in M. sacchariflorus leaves (0.00222–0.00900 day⁻¹), intermediate in C. brevicuspis leaves (0.00135–0.00500 day⁻¹), and lowest in M. sacchariflorus stems (0.00080–0.00100 day⁻¹). The decomposition rate of both C. brevicuspis and M. sacchariflorus leaves increased with increasing inundation duration or decreasing frequency. However, both duration and frequency of inundation had no effect on decomposition of M. sacchariflorus stems. At the end of the incubation, N mineralization was complete in leaf litters with increasing rates with increasing inundation duration or decreasing inundation frequency, but accumulation was found in M. sacchariflorus stems. Organic C decayed quickly in both leaf litters compared with the stem litter. These data indicate that inundation regime has no effect on the decomposition of refractory stem litter while prolonged and stable inundation stimulates the degradation of labile leaf litter.  相似文献   

2018年斐济M_W8.2深震:高频辐射过程和发生原因          下载免费PDF全文

张喆  许力生  杜海林 《地球物理学报》2019,62(11):4279-4289

2018年8月19日，在斐济东部海域563 km深处发生了一次M_W8.2地震.我们首先挑选位于美国阿拉斯加地区的131个宽频带台站构成台阵，选用垂直分量0.5~2 Hz的高频信号，利用广义台阵反投影技术对这次地震的破裂过程进行了成像，然后基于破裂速度对地震的辐射效率进行了估计.结果表明，这次地震总体上呈单侧破裂，破裂方位在3.0°左右，破裂总长度约51 km，持续时间22 s，平均破裂速度为2.5 km·s^-1.但能量释放有2次高峰，形成两次子事件.第一次为前10 s，峰值在7 s左右，破裂速度为2.9 km·s^-1，辐射效率为45%.第二次为10~22 s，峰值在15 s左右，破裂速度为1.6 km·s^-1，辐射效率为26%.结合震源位置、震源机制、破裂速度以及辐射效率，我们认为这次地震是由于俯冲板块前缘受到下部地幔物质上浮阻力引起的剪切失稳所致，起初板块内部的脆性破裂表现突出，致使辐射效率较高，后来震源处高温高压下的熔融耗散特征逐渐凸现，致使辐射效率下降.  相似文献   

新疆和田地区耕地面源污染生态风险评价          下载免费PDF全文

田丰收  刘新平  原伟鹏 《干旱区地理》2019,42(2):295-304

随着化肥、农膜等在农业生产中的过量投入，耕地面源污染的程度随之加重。文章选取塔里木河流域上游和田地区为研究区域，依据P-S-R框架理论，构建和田地区耕地面源污染生态风险评价指标体系，加入土壤理化数据，使用生态风险评价模型对和田地区1980 年及2016 年耕地面源污染状况进行生态风险评价，运用耕地生态风险模型、生态风险转移矩阵、Arcgis分析和田地区耕地面源污染时空分异状况。研究结论如下：和田地区1980 年耕地生态风险等级均为II级或III级，呈“中间高，两侧低”分布；2016 年耕地生态风险等级上升至IV级或V级，呈“倒W型”分布，各县耕地面源污染程度较1980 年均有较大幅度的上升，其中墨玉县和于田县在2016 年耕地生态风险等级达到最高的V级，而民丰县因自身生态环境的强脆弱性，同样需要提高关注。根据面源污染“从源头治理”的原则，应切实推进和田地区耕地生态环境保护与治理，提高政府重视程度，增强技术指导，开展试点工作，改善和田地区耕地面源污染现状。  相似文献   

一维综合孔径微波辐射计遥感海面温度的敏感性分析     

陈冠宇  艾未华  陆文  冯梦延 《海洋学报》2019,41(3):143-154

一维综合孔径微波辐射计能够有效提高观测的空间分辨率，其观测入射角通常在0°~55°范围内变化。为了开发适用于一维综合孔径微波辐射计的海面温度反演算法，需要评估其观测亮温对海洋大气环境要素的敏感性。利用海面发射率模型和大气辐射传输模型，构建了适用于一维综合孔径微波辐射计的微波海洋大气辐射传输模式，研究了C波段垂直和水平极化微波辐射亮温在不同入射角下对海洋大气环境要素的敏感性变化情况，并定量计算了相应的敏感系数。结果表明:垂直和水平极化亮温对海洋大气环境要素的敏感性表现出不同的特性。随着入射角的增大，垂直极化亮温对海面温度的敏感性增强，对海面风场的敏感性相对减弱；水平极化亮温则相反。由大气水汽含量和云液态水含量误差引入的垂直和水平极化亮温误差随入射角增大而增大，但是，即使在55°的大入射角下垂直和水平极化亮温误差仍小于0.12 K。对于海面温度反演精度优于1 K的要求，一维综合孔径微波辐射计的测温精度需优于0.6 K。研究结果对于一维综合孔径微波辐射计海面温度反演算法的研究和载荷设计具有一定的理论指导意义。  相似文献   

大地水准面高的计算及其在海底地形反演中的应用     

范雕  李姗姗  苏明晓  孟书宇  邢志斌  张驰  冯进凯 《海洋技术学报》2019,38(5)

为充分挖掘海洋重力数据在反演海底地形中的应用潜力,尝试探索利用大地水准面高反演海底地形的技术途径,并以夏威夷—皇帝海山链拐点所在海区作为反演试验区进行验证。首先采用Belikov列推法计算伴随(缔和)勒让德函数,利用EIGEN-6C4地球重力场模型解算获取了分辨率为1'的大地水准面高格网数值模型;然后通过综合分析反演比例函数和转换函数特点、研究海区大地水准面高与海底地形的相干特性以及大地水准面高本身尺度特征,获得了利用大地水准面高反演海底地形的频段范围;最终以试验海区大地水准面高为数据输入,构建了相应的海底地形模型(BNT模型),并与ETOPO1等海深模型进行比对分析。试验结果表明:BNT模型检核差值在一倍均方差范围检核点数量占比70.60%,相比正态分布更加集中;BNT模型检核精度低于ETOPO1等海深模型;海深模型检核精度随着水深增加不断提升,水深小于1 000 m时,海深模型相对误差出现较大发散现象;计算海域ETOPO1模型精度最高,GEBCO模型和DTU10模型检核精度相当。  相似文献   

X波段雷达海面回波谱宽特征研究     

纪立佳  张彦敏  王运华  徐延东 《海洋学报》2019,41(7):149-158

海面电磁回波频谱宽度与海浪波高密切相关，可应用频谱宽度进行海浪有效波高反演。本文应用线性滤波法仿真出了海表散射面元在雷达视向上的投影速度，建立了回波谱宽模型，分析了雷达空间分辨率、回波时间序列长度及海洋环境参数等因素对频谱宽度的影响，同时还针对如何在实际观测过程中选择回波时间序列长度、观测方位角等参数进行了讨论。最后还将理论结果与CSIR-X波段雷达实测数据谱宽估计结果进行了比较。结果表明，剔除雷达噪声以及频率泄露的影响后，基于高斯分布标准偏差的谱宽估计方法所得结果与理论结果吻合很好，这从而证明了理论结果的可靠性。本文所得结果对海浪有效波高反演具有一定参考价值。  相似文献   

利用卫星遥感海面温度、高度联合反演南海北部三维温度场     

汤博  侯一筠  殷玉齐  胡珀 《海洋科学》2019,43(11):1-10

利用历史观测得到的温度剖面数据,通过严格筛选和插值,建立了南海北部的气候态垂向温度剖面。随后,利用回归统计分析的方法构建了海面温度异常(SSTA)、海面高度异常(SSHA)联合扩展温度剖面的经验回归模型,并采用卫星遥感得到的SST和SSH数据扩展了南海北部的三维海洋温度场,其时间分辨率为天,空间分辨率为0.25°×0.25°。通过与观测数据的对比研究,扩展得到的温度场可以较为准确地反映南海北部温度剖面的结构特征,并且能有效地体现出一些中尺度变化过程。结果表明,本研究反演得到的三维温度扩展场是较为可靠的,它可以作为海洋数值模型的初始场,实现现场观测数据和卫星遥感数据的互补,有助于更好地分析南海北部温度场的三维结构及变化特征。  相似文献   

海上风电升压站平台高程确定标准的合理性研究     

潘晓春 《海洋技术学报》2019,38(6):83-88

为保证海上风电升压电站建设的经济合理与安全可靠,合理确定海上风电升压电站平台高程十分必要。文中从波浪与潮位的遭遇组合、最大波高取值与现行相关标准的比较、最大波峰高度计算的合理性等方面,全面分析了确定海上风电升压站平台高程各组成项取值标准的合理性,研究认为现行标准明显偏高。建议海上升压站平台底部高程按"100年一遇极端高水位+重现期50年波列累积频率1%的最大波峰高度+安全超高"确定。结合工程实例计算分析,按本文建议可使海上升压站平台高程明显降低,从而节省工程造价,还可减轻升压站工程对周边风机的遮蔽影响,以达到多发电量的效果。  相似文献