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球形棕囊藻不同株系对营养盐胁迫的响应研究

球形棕囊藻不同株系对营养盐胁迫的响应研究

作者：傅云飞广西大学

学位级别：硕士

球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)是全球海洋广泛分布的有害赤潮原因种之一,多年来以其独特的形态特征和复杂的异型生活史被世人所关注。北部湾沿岸海域富营养化态势日趋显现,有害赤潮频繁爆发,对广西沿海地区养殖业、人类健康及海洋环... 详细信息

球形棕囊藻(Phaeocystis globosa)是全球海洋广泛分布的有害赤潮原因种之一,多年来以其独特的形态特征和复杂的异型生活史被世人所关注。北部湾沿岸海域富营养化态势日趋显现,有害赤潮频繁爆发,对广西沿海地区养殖业、人类健康及海洋环境安全构成了严重威胁。株系之间的差异可能是浮游藻类应对营养环境多寡变化的一种保护机制和进化结果。为了探究营养盐胁迫对广西北部湾球形棕囊藻不同株系细胞生长和多糖产量的影响,阐明北部湾球形棕囊藻在营养限制环境下的胁迫响应及能量分配策略。本文采用单因子控制实验,设置4:1、24.5:1和64:1三个氮磷限制比例,对球形棕囊藻的单倍体株、二倍体株和越南株进行人工海水培养,比较三者的生长变化、营养盐利用及各生长期内藻多糖含量和透明胞外聚合颗粒物(TEP)释放差异。本论文主要研究结果如下:(1)球形棕囊藻不同株系细胞生长和营养盐利用能力不同,二倍体株于第8天将营养盐消耗殆尽,比生长率为0.56±0.01 d;单倍体株于第16天消耗营养盐至最低水平,比生长率为0.38±0.05 d;而越南株介于两者之间,于第12天将营养盐消耗完全,比生长率为0.46±0.01 d。适宜的氮磷比例(16:1)会促进藻类的生长,氮磷比为4:1和64:1,藻细胞密度更低。球形棕囊藻可以形成较低细胞生长率的单倍体株以适应贫营养生长环境,较二倍体株和越南株属于具有高营养储存能力的储存策略者。二倍体株更偏向于具有较高生长率和营养盐吸收速率的爆发性生长策略者。而越南株是介于高生长率的二倍体株和善于生存的单倍体株之间较为均衡生长的球形棕囊藻株系,可适应复杂多变的生存环境。(2)氮对囊体细胞生长具有促进作用,磷限制环境有利于囊体形成。越南株和二倍体株在磷限制时囊体丰度和囊体内细胞密度及囊体细胞占比均显著大于其氮限制(P0.05)。TEP的产生不一定与营养物质的可用性有关,更容易受环境中整个营养盐相对存量影响。后期营养盐限制对单倍体株与越南株产生氧化胁迫,刺激TEP释放。但二倍体株仅在磷限制时TEP产量与HO含量显著高于对照组(P<0.05)。磷限制对二倍体株藻细胞的氧化胁迫更大,刺激囊体破裂释放多糖粘液,增加TEP产量。

关键词：有害赤潮营养盐胁迫球形棕囊藻不同株系透明胞外聚合颗粒物多糖

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青藏高原典型下垫面通量印痕特征分析

高原气象 2023年第5期42卷 1160-1171页

作者：王紫昕仲雷马耀明傅云飞中国科学技术大学地球和空间科学学院安徽合肥230026 中国科学院比较行星学卓越创新中心安徽合肥230026 江苏省气候变化协同创新中心江苏南京210023 中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统科学国家重点实验室地气作用与气候效应团队北京100101 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 兰州大学大气科学学院甘肃兰州730000 西藏珠穆朗玛特殊大气过程与环境变化国家野外科学观测研究站西藏定日858200 中国科学院加德满都科教中心北京100101 中国科学院中国-巴基斯坦地球科学研究中心伊斯兰堡45320

下垫面的非均匀性影响地气通量观测的准确性和代表性,青藏高原复杂下垫面通量印痕分布的研究对地气相互作用的观测、模拟及其天气气候影响均具有重要意义。印痕分析是研究通量观测信息空间代表性的重要方法,通量印痕模型FFP(Flux Footpr... 详细信息

下垫面的非均匀性影响地气通量观测的准确性和代表性,青藏高原复杂下垫面通量印痕分布的研究对地气相互作用的观测、模拟及其天气气候影响均具有重要意义。印痕分析是研究通量观测信息空间代表性的重要方法,通量印痕模型FFP(Flux Footprint Prediction)为计算通量印痕提供了一种行之有效的方法。基于西藏珠穆朗玛大气过程与环境变化国家野外科学观测研究站、阿里荒漠环境综合观测研究站、西藏纳木错高寒湖泊与环境国家野外科学观测研究站、慕士塔格西风带环境综合观测研究站和藏东南高山环境综合观测研究站5个台站2013年观测数据,利用FFP模型对通量印痕进行了模型参数敏感性分析,探讨了不同站点通量印痕分布的时空特点、具体影响因素,进而对观测台站架设提供指导。研究结果表明,通量印痕的主要影响因素为观测高度、风速、风向,下垫面类型为常绿针叶林的林芝站对观测高度、行星边界层高度较其他台站敏感。在青藏高原,使用三维超声风速仪观测数据得到的通量印痕的空间尺度为250~500 m。5个台站中珠峰站白天稳定层结时次最少,占白天数据点的15.69%,阿里站夜间不稳定层结时次最少,占夜间数据点的13.32%。在青藏高原5个台站夜间通量印痕比白天通量印痕范围更广、面积更大;夏季由于季风的影响,通量印痕轴线更趋向一致;纳木错站湖陆风是影响通量印痕的主要因素,珠峰站冰川风是影响通量印痕的主要因素,林芝站在5个站点中年平均风速最小,通量印痕最小,在5个站点中观测代表性最佳。为提高观测数据代表性,可考虑在珠峰站、纳木错站降低观测仪器高度。

关键词：青藏高原通量印痕 FFP模型

中国东部夏季持续性降水日变化在淮河南北的差异分析

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地球物理学报 2014年第3期57卷 752-759页

作者：原韦华宇如聪傅云飞中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 中国科学技术大学地球和空间科学学院大气探测与气候环境实验室合肥230026

本文利用1961—2006年我国285站观测的逐时降水数据,分析了中国东部不同地区夏季平均降水日变化随降水持续时间的变化特征.虽然整个东部地区都表现为短时降水峰值较一致地出现在下午17时左右,持续较长时间降水在清晨前后发生峰值降水,... 详细信息

本文利用1961—2006年我国285站观测的逐时降水数据,分析了中国东部不同地区夏季平均降水日变化随降水持续时间的变化特征.虽然整个东部地区都表现为短时降水峰值较一致地出现在下午17时左右,持续较长时间降水在清晨前后发生峰值降水,但持续性降水日变化的平均峰值时间以淮河为界存在显著南北差异.北部地区的持续性降水峰值主要出现在02—06时前后;南部地区的持续性降水峰值时间出现在06—10时.无论是降水强度或频次的日变化峰值的南北差异均较明显,但降水强度差异更为突出,且主要表现在持续性强降水中.进一步分析发现:一方面北部地区持续性强降水开始时间较南部地区更早;另一方面,北部地区降水从开始到峰值经历的时间更短.最后,对持续性强降水峰值时间南北差异的可能原因进行了初步讨论.

关键词：降水日变化持续性降水南北差异

准全球6—8月DPR雨粒子谱和降水反射率因子分布特征分析

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暴雨灾害 2023年

作者：杨可傅云飞中国科学技术大学地球和空间科学学院

获得准全球雨粒子谱(DSD)特征对研究降水具有重要科学意义，并在测雨雷达探测反演降水中具有重要应用价值。利用2014—2020年6—8月美国航空航天局(NASA)戈达德飞行中心(GFSC)提供的2ADPR数据以及欧洲天气预报中心再分析数据(ERA5)，分... 详细信息

获得准全球雨粒子谱(DSD)特征对研究降水具有重要科学意义，并在测雨雷达探测反演降水中具有重要应用价值。利用2014—2020年6—8月美国航空航天局(NASA)戈达德飞行中心(GFSC)提供的2ADPR数据以及欧洲天气预报中心再分析数据(ERA5)，分析了准全球DSD参数(粒子中值直径D0、粒子浓度参数dBNw)和降水反射率因子(PRF)的三维结构特征，并对不同纬度带及青藏高原地区DSD参数和PRF三维结构特征的区域差异及海陆差异进行了对比和讨论。结果表明：DSD参数D0和dBNw的空间分布型不同，表现为dBNw大值区(>35)具有小D0(1.2 mm)。近地面各纬度带上陆地平均D0均大于洋面，但平均dBNw均小于洋面，且热带及北半球地域的海陆差异很大。降水反射率因子(PRF)的垂直分布主要由D0决定，dBNw为次要因子。D0平均垂直分布廓线表明大、中、小降水粒子的主要微物理过程存在差异，dBNw的廓线表明高层平均降水粒子浓度小于低层。和陆地其它区域相比，青藏高原DSD参数(D0、dBNw)和PRF的概率密度分布(DPD)最为集中，且降水粒子尺度最小、浓度偏低。

关键词： GPM DPR 雨粒子谱粒子中值直径粒子浓度参数降水反射率因子

氮磷限制对球形棕囊藻的不同形态细胞生长和多糖产量的影响

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广西科学 2023年

作者：傅云飞赖俊翔王英辉韦福佳邢政谢芳李杰广西科学院广西海洋科学院广西近海海洋环境重点实验室北部湾海洋产业研究院广西大学海洋学院广西大学资源环境与材料学院

为了探究营养盐胁迫对广西北部湾不同倍性球形棕囊藻细胞生长和多糖产量的影响。本文采用单因子控制实验，设置4∶1、24.5∶1和64∶1三个氮磷限制比例，对球形棕囊藻的单倍体和二倍体细胞进行人工海水培养，比较二者的生长变化及各生长... 详细信息

为了探究营养盐胁迫对广西北部湾不同倍性球形棕囊藻细胞生长和多糖产量的影响。本文采用单因子控制实验，设置4∶1、24.5∶1和64∶1三个氮磷限制比例，对球形棕囊藻的单倍体和二倍体细胞进行人工海水培养，比较二者的生长变化及各生长期内藻多糖含量和TEP释放差异。结果表明，氮、磷营养对二倍体细胞前期生长的促进作用强于单倍体细胞，二倍体细胞生长率显著高于单倍体细胞生长率（P0.05）。磷限制组的二倍体单细胞EPS、IPS和TEP产量显著高于对照组和氮限制组（P<0.05）。总而言之，营养盐胁迫刺激球形棕囊藻EPS和TEP的产生，球形棕囊藻TEP的产生受营养盐相对存量影响。二倍体细胞多糖与TEP对磷限制的响应比单倍体细胞更敏感。

关键词：有害藻华球形棕囊藻营养盐胁迫透明胞外聚合颗粒物多糖

准全球6—8月雨粒子谱和降水反射率因子分布特征分析

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暴雨灾害 2023年第5期42卷 572-584页

作者：杨可傅云飞中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026

获得准全球雨粒子谱(DSD)特征对研究降水具有重要科学意义,并在测雨雷达探测反演降水中具有重要应用价值。利用2014—2020年6—8月美国航空航天局(NASA)戈达德飞行中心(GFSC)提供的2ADPR数据以及欧洲天气预报中心再分析数据(ERA5),分析... 详细信息

获得准全球雨粒子谱(DSD)特征对研究降水具有重要科学意义,并在测雨雷达探测反演降水中具有重要应用价值。利用2014—2020年6—8月美国航空航天局(NASA)戈达德飞行中心(GFSC)提供的2ADPR数据以及欧洲天气预报中心再分析数据(ERA5),分析了准全球DSD参数(粒子中值直径D0、粒子浓度参数dBNw)和降水反射率因子(PRF)的三维结构特征,并对不同纬度带及青藏高原地区DSD参数和PRF三维结构特征的区域差异及海陆差异进行了对比和讨论。结果表明:DSD参数D0和dBNw的空间分布型不同,表现为dBNw大值区(>35)具有小D0(1.2 mm)。近地面各纬度带上陆地平均D0均大于洋面,但平均dBNw均小于洋面,且热带及北半球地域的海陆差异很大。PRF的垂直分布主要由D0决定,dBNw为次要因子。D0平均垂直分布廓线表明大、中、小降水粒子的主要微物理过程存在差异,dBNw的廓线表明高层平均降水粒子浓度小于低层。和陆地其它区域相比,青藏高原DSD参数和PRF的概率密度分布最为集中,且降水粒子尺度最小、浓度偏低。

关键词：双频测雨雷达雨粒子谱粒子中值直径粒子浓度参数反射率因子

基于GPM与ERA5数据的北太平洋冬季风暴路径降水个例分析

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暴雨灾害 2022年第5期41卷 525-535页

作者：王立羽傅云飞中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026

北太平洋风暴路径对全球气候有重要影响,研究北太平洋风暴路径区域降水结构有助于更好地理解风暴路径对全球大气的水汽和热量输送作用。本文利用全球测雨卫星(GPM)数据与欧洲中期天气预报中心(ECWMF)第五代再分析资料(ERA5),以2014年12... 详细信息

北太平洋风暴路径对全球气候有重要影响,研究北太平洋风暴路径区域降水结构有助于更好地理解风暴路径对全球大气的水汽和热量输送作用。本文利用全球测雨卫星(GPM)数据与欧洲中期天气预报中心(ECWMF)第五代再分析资料(ERA5),以2014年12月20-24日发生在北太平洋风暴路径区域的一次温带气旋过程为例,选取该气旋带来的3个降水片段,分析其降水结构和云参数结构特征。结果表明:3个降水片段的环流背景场相似,其水汽分布存在南北差异,造成水汽通量散度分布不同,致使各片段降水强弱不一,降水均集中在气旋中心的东南侧;通过对比温带气旋中降水强度和水汽含量的关系发现,更多可降水量并不一定带来更大降水强度,但气柱中水汽含量决定降水强度的上限。3个降水片段的反射率因子垂直剖面上均存在明显的冰水转换层,但各片段冰水转换层分布存在差异。由双频测雨雷达(DPR)得到的3个降水片段的粒子谱可知,各片段有效粒子半径强度分布与反射率因子强度分布具有较好的一致性,而粒子数浓度则与其他两者并不一致,其中的机理仍有待研究。基于GPM与ERA5的融合数据能更好地推断出北太平洋风暴路径上降水事件前后的大气环流背景,以此解释其降水分布,可为缺乏地面观测数据区域的降水研究提供参考。

关键词：风暴路径全球测雨卫星降水结构粒子谱分布北太平洋

利用GPM卫星观测和WRF模拟研究与沙尘混合的中纬度锋面系统中云、降水和潜热的特征

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中国科学技术大学学报 2022年第2期52卷 20-34,67页

作者：周任君颜天源杨述评傅云飞黄辰朱红霞李锐中国科学技术大学地球和空间科学学院安徽合肥230026 中国科学院比较行星学卓越创新中心安徽合肥230026 中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室安徽合肥230027

2017年5月3日,一场来自蒙古和内蒙古的强沙尘暴向中国东北移动,与一个典型的中纬度锋面系统相遇。本文利用GPM卫星观测、WRF模式模拟和再分析数据集,研究了沙尘气溶胶对云、降水和潜热(LH)的冰核效应。WRF模拟正确地反映了系统的主要特... 详细信息

2017年5月3日,一场来自蒙古和内蒙古的强沙尘暴向中国东北移动,与一个典型的中纬度锋面系统相遇。本文利用GPM卫星观测、WRF模式模拟和再分析数据集,研究了沙尘气溶胶对云、降水和潜热(LH)的冰核效应。WRF模拟正确地反映了系统的主要特征,模拟的地面降雨率分布与GPM微波成像仪的反演值呈正相关,相关系数随着对降水率进行平均的面积的增加。WRF模拟的降雨垂直结构与GPM双频降雨雷达(DPR)观测也具有较好的可比性,尤其是在低层。卫星观测和模式模拟的不同高度降雨率联合概率分布之间存在~0.80的强正相关。根据葵花8卫星的气溶胶光学厚度观测和大气环流长地带。只有在精心挑选的重沙尘区,WRF模拟才显示出沙尘气溶胶可以增强非均质冻结过程,从而导致较多的云冰、降雪、高空降水率和潜热,且这种效应只在−15℃至−38℃的温度下显著,并且要求沙尘数浓度大于106 m^(−3)。在此类个例研究中,准确地划定含沙尘区域非常重要。在选定的垂直横截面中,WRF模拟潜热和DPR反演潜热在垂直形状和大小方面具有一定的可比性。它们都可以反映倾斜的锋面结构,其上方为潜热加热,下方为潜热冷却。WRF模拟中的区域平均潜热剖面显示出潜热加热贯穿整个气柱、以对流为主导的特点,该特征不受沙尘的显著影响。而不同的DPR反演潜热剖面显示出不同的潜热垂直分布特点。

关键词：沙尘气溶胶锋面系统降水垂直结构潜热 GPM卫星 WRF模式 WRF-CHEM模式

基于TRMM PR探测的热带及副热带对流和层云降水气候特征分析

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中国科学：地球科学 2012年第3期42卷 1358-1369页

作者：刘鹏李崇银王雨傅云飞中国科学技术大学地球和空间科学学院大气探测与气候环境实验室合肥230026 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学国家重点实验室北京100029

本文利用热带测雨卫星(TRMM)搭载的测雨雷达(PR)1998～2007年的探测结果,就热带及副热带地区对流降水和层云降水的气候特征进行了分析.结果表明,对流降水主要分布在热带辐合带(ITCZ)、南太平洋辐合带(SPCZ)、亚洲季风区、南美至中美以... 详细信息

本文利用热带测雨卫星(TRMM)搭载的测雨雷达(PR)1998～2007年的探测结果,就热带及副热带地区对流降水和层云降水的气候特征进行了分析.结果表明,对流降水主要分布在热带辐合带(ITCZ)、南太平洋辐合带(SPCZ)、亚洲季风区、南美至中美以及热带非洲等区域,其频次多介于1%～2%之间.但总体上,热带及副热带85%以上区域四季对流降水频次小于1%.层云降水分布较广,其频次也相对较高,超过55%的区域四季层云降水频次在1%以上,但两类降水的频次都体现出了明显的地域性和季节变化特征.对流降水的条件降水强度主要介于6～14mmh?1之间,而绝大部分地区层云降水的条件降水强度在4mmh?1以下.对降水廓线的分析表明,层云降水平均"雨顶"高度多在9km以下,而对流降水平均"雨顶"高度相对较高,可达14km左右.两类降水的频次和条件降水强度都是洋面大于陆地,"雨顶"高度却相反,三者均存在显著的海陆差异.降水垂直结构的季节变化主要体现在"雨顶"高度的变化上,且高纬度带的季节变化较低纬度带剧烈.此外,由于洋面下垫面较陆地稳定,故洋面两类降水的季节变化较陆地偏弱.

关键词：对流降水层云降水降水频次条件降水强度垂直结构