透视地球工程对全球陆地气候变化趋势和波动特征的影响及区域差异

为诊断地球工程对全球陆地气候变化趋势和波动特征的影响,采用 BNU－ESM 模式的地球工程和非地球工程情景日值气温和降水数据,对比分析了两种情景下整个研究时段( 2010—2099 年) 、地球工程实施期间( 2020—2069 年) 和地球工程实施结束后( 2070—2099 年) 的全球陆地气候变化特征及区域差异。结果表明: ( 1) 两种情景下全球陆地气温变化趋势空间格局的一致性优于降雨量变化趋势空间格局。3 个时段全球陆地气温主要以增加趋势为主,2070—2099 年两种情景下开始出现减少趋势。地球工程在不同时段改变了不同区域和次区域降雨量变化趋势的方向。( 2) 地球工程在 3 个时段对全球陆地气温变化趋势的影响具有异质性。地球工程在 2010—2099 年对气温增减趋势影响最小,多介于－0. 2 ～ 0. 2 ℃ /( 10 a) 之间; 在 2020—2069 年对气温增加趋势的抑制作用最大,多数地区抑制幅度超过了 0. 4 ℃ /( 10 a) ; 在 2070—2099 年对气温增加趋势的促进作用最大,多数地区促进幅度超过了 0. 4℃ /( 10 a) 。地球工程实施前后全球陆地降雨量变化趋势差异增大,尤其是在中低纬度地区呈现出明显的区域与次区域特征。( 3) 地球工程未对全球气候的波动性产生根本改变。两种情景下的全球陆地气温和降雨量的波动特征具有较好的一致性。( 4) 地球工程对北半球陆地气温波动的影响大于南半球陆地。地球工程情景下实施结束后的气温波动特征明显小于实施期间。地球工程对全球陆地降雨量波动特征的影响具有异质性。2020—2069 年地球工程对南( 北) 半球陆地的降雨量波动特征的影响以促进( 抑制) 作用为主; 地球工程对 2070—2099 年及地球工程实施前后降雨量波动特征的影响恰好与 2020—2069 年相反。     

地球工程对全球陆地极端降雨影响的空间分异研究

地球工程应对气候变暖已成为近年来学界广泛讨论的焦点问题之一。基于BNU-ESM模式数据,采用百分位数阈值方法界定强降雨和极端强降雨事件,从气候态特征、变化趋势和波动特征三个角度对比分析了地球工程情景(G4试验)和非地球工程情景(RCP4.5)下全球陆地强降雨量和极端强降雨量的空间分异特征。结果表明:(1)在气候态特征上,地球工程实施并未从根本上改变强降雨和极端强降雨量的空间高低分异格局,仅数值上有所差异。两种情景下气候态差异特征表明地球工程在2020—2069年实施期间对北(南)半球以抑制(促进)作用为主,而在2070—2099年实施结束后对北(南)半球以促进(抑制)作用为主。地球工程实施结束后相比实施期间促进了全球多数地区的强降雨和极端强降雨量。(2)在变化趋势上,两种情景下的强降雨量变化趋势在2020—2069年存在一定差异特征,而在2010—2099年和2070—2099年具有较高的一致性。两种情景下的极端强降雨量变化趋势则在2020—2069年和2070—2099年呈现出异质性。两种情景下变化趋势差异特征表明, 2070—2099年地球工程均促进了强降雨和极端强降雨量增加趋势。强降雨和极端强降雨量在地球工程实施前后均具有不同的区域性特征。(3)在波动特征上,地球工程实施不同阶段强降雨和极端强降雨量波动特征的空间高低分异格局相差不大,仅数值上有一定差异。两种情景下波动差异表明地球工程实施不同阶段均减小了强降雨量的波动特征。但极端强降雨量则在2020—2069年和2070—2099年呈现出相反的波动差异特征。地球工程情景下实施结束后的波动特征明显高于实施期间。     

Security of solar radiation management geoengineering

Solar Radiation Management (SRM) geoengineering is a proposed response to anthropogenic global warming (AGW) (National Academy of Sciences, 2015). There may be profound – even violent – disagreement on preferred temperature. SRM disruption risks dangerous temperature rise (termination shock). Concentrating on aircraft-delivered Stratospheric Aerosol Injection (SAI), we appraise threats to SRM and defense methodologies. Civil protest and minor cyberattacks are almost inevitable but are manageable (unless state-sponsored). Overt military attacks are more disruptive, but unlikely – although superpowers’ symbolic overt attacks may deter SRM. Unattributable attacks are likely, and mandate use of widely-available weapons. Risks from unsophisticated weapons are therefore higher. An extended supply chain is more vulnerable than a secure airbase – necessitating supply-chain hardening. Recommendations to improve SRM resilience include heterogeneous operations from diverse, secure, well-stocked bases (possibly ocean islands or aircraft carriers); and avoidance of single-point-of-failure risks (e.g. balloons). A distributed, civilian-operated system offers an alternative strategy. A multilateral, consensual SRM approach reduces likely attack triggers.     

环境岩土工程研究初探

环境岩土工程是岩土工程的一个分支,是一门新兴的交叉学科,其学科体系还不是很完善.在探讨了环境岩土工程的一些相关问题,包括环境岩土工程的定义、研究对象、特点、研究方法、环境岩土工程和相关学科的关系以及环境岩土工程问的研究现状和发展趋势.     

透视地球工程对全球陆地不同重现期极端降雨强度的潜在影响

全球气候持续增暖背景下地球工程逐渐成为国际气候谈判中的焦点话题。基于2020—2099年BNU-ESM模式地球工程和RCP 4.5情景下的非地球工程日值降水数据,采用超阈值取样和韦伯分布计算极端降雨强度,并对比两种情景下的极端降雨强度差异特征;最后对比地球工程实施的2020—2069年和结束后的2070—2099年的极端降雨量差异特征。结果表明:(1)2020—2099年两种情景下的极端降雨(包括强降雨和极端强降雨)强度的空间格局并未出现根本差别,反而具有较好的一致性,表明地球工程实施未对极端降雨强度的空间高低分异格局产生颠覆性影响。(2)地球工程对低强度极端降雨影响较小,对高强度极端降雨影响较大,并呈现出区域差异性,且随着重现期增加,差异特征逐渐增大。(3)地球工程使得强降雨强度在干旱地区减弱,而在湿润地区增强,且对北半球陆地的影响明显高于南半球陆地。(4)2020—2069(2070—2099)年地球工程实施期间南半球陆地极端降雨量趋于增多(减少),北半球陆地趋于减少(增多);整体而言地球工程实施的2020—2069年抑制了极端降雨量增多,而2070—2099年则促进了极端降雨量增多。研究成果对于认识地球工程对极端天气气候的影响具有一定的参考价值。     

轴对称条件下水泥土强度特性试验研究

通过水泥土等P三轴剪切试验、常规三轴固结排水剪切试验(CD)与三轴固结不排水剪切试 验(CU),对水泥土力学特性进行研究,讨论水泥土的应力一应变曲线变化特点和强度特性。试验结 果表明:水泥土的应力一应变曲线为软化型,软化程度与围压有关;不同应力路径对水泥土强度有一 定的影响,但影响程度较弱;小围压作用下水泥土具有剪胀性,类似强超固结土;高围压下,水泥土 类似弱超固结土;残余强度均随围压的增加呈线性增大,CD试验残余强度高于CU试验,残余强度 与峰值强度的比值随围压的增大而增大,增大速率逐渐减小;水泥土CU试验的有效强度包线与CD 试样强度包线基本一致。     

润扬大桥风化花岗岩工程特性与影响因素研究

由于风化会对岩石强度、刚度和耐久性产生重大影响，故在岩石工程勘察设计中需对其进行重点研究。风化是润扬大桥花岗岩类基岩岩体质量和桥基选址与设计的控制因素之一。系统的地质分析和多种测试结果表明，桥区风化壳厚度的变化很大，岩性以及地壳升降、断裂切割、卸荷作用、江水下切与入渗等地质作用是控制花岗岩风化作用及其风化岩分布的主要因素；桥区花岗岩易风化、卸荷敏感，处于化学风化的早期阶段：细密的蚀变裂隙对岩石强度起着控制作用。在此基础上讨论了风化带来的主要岩土工程问题以及桥型方案、基础选址与设计、地基参数取值以及风化因素控制等方面的工程对策。     

离心模型试验技术在我国的应用概况

介绍了国内离心模型试验机型、分布单位以及离心模型试验技术在岩土工程中的应用情况，并提出需要改进的问题。读者从文中可以比较全面地了解我国在该领域的研究成果和发展水平。     

The carbon dioxide removal potential of Liquid Air Energy Storage: A high-level technical and economic appraisal

Liquid Air Energy Storage (LAES) is at pilot scale. Air cooling and liquefaction stores energy; reheating revaporises the air at pressure, powering a turbine or engine (Ameel et al., 2013). Liquefaction requires water & CO₂ removal, preventing ice fouling. This paper proposes subsequent geological storage of this CO₂– offering a novel Carbon Dioxide Removal (CDR) by-product, for the energy storage industry. It additionally assesses the scale constraint and economic opportunity offered by implementing this CDR approach. Similarly, established Compressed Air Energy Storage (CAES) uses air compression and subsequent expansion. CAES could also add CO₂ scrubbing and subsequent storage, at extra cost. CAES stores fewer joules per kilogram of air than LAES – potentially scrubbing more CO₂ per joule stored. Operational LAES/CAES technologies cannot offer full-scale CDR this century (Stocker et al., 2014), yet they could offer around 4% of projected CO₂ disposals for LAES and<25% for current-technology CAES. LAES CDR could reach trillion-dollar scale this century (20 billion USD/year, to first order). A larger, less certain commercial CDR opportunity exists for modified conventional CAES, due to additional equipment requirements. CDR may be commercially critical for LAES/CAES usage growth, and the necessary infrastructure may influence plant scaling and placement. A suggested design for low-pressure CAES theoretically offers global-scale CDR potential within a century (ignoring siting constraints) – but this must be costed against competing CDR and energy storage technologies.     

设计师的地球工程“工具箱”：危机给予风景园林师扭转、修复和再生地球气候的机会

当前，风景园林师的气候危机（CC）教育强调“弹性”（快速恢复能力）和适应力（应对CC影响的能力）。探索并倡导缓解方案，以期从根源上解决CC问题。该实践表明，风景园林专业地位独特，在缓解及修复气候变化方面发挥着重要作用。专家一致认为，应对气候变化不能仅依靠减排或减少化石燃料消耗量。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）2019年发布的《全球增暖1.5 ℃特别报告》指出，过量二氧化碳已带来诸多全球变暖的后果，必须采取其他行动减少碳排量。大气脱碳的应对方案与风景园林专业直接相关，其中陆上气候应对方案是公认途径，可减少人为诱发的二氧化碳排放量。基于地球工程学（GE）探讨了一系列方法，总结可纳入风景园林师工具箱的诸多补救措施，并通过代表案例分析各种措施的实际应用。这些工具中有许多涉及设置不同规模的自然和生物系统，且需要相对较长的时间才能发挥生态效用。因此，除了短期策略，本研究也将讨论基于前沿技术的GE工具以避免灾难性影响，并提出在必要情况下，可以采用减缓与减排相结合的方式。