环北极多年冻土区碳循环研究进展与展望

环北极多年冻土区作为全球碳库的重要组成部分,它以一种独特的方式响应着气候变化。在气候变暖的背景下,冻土中的有机碳将在全球碳循环中扮演着更活跃的角色。为增进对环北极多年冻土区碳循环的认识,分析了近年来北极多年冻土区碳储量和碳迁移状况,以及相关模型在模拟碳循环应用方面的最新进展。目前,对北极多年冻土区碳源/汇的时空分布格局、碳循环过程的关键驱动因子以及碳循环对全球变化的响应等一系列问题尚不能作出完整的、系统性的科学解释。同时,还进一步分析了北极多年冻土区碳循环模拟的三大不确定性因素。基于以上分析,提出未来对北极多年冻土区碳循环的研究还应在典型研究区开展长期的野外系统监测、创新研究方法,深化碳循环机制研究,重视学科交叉以及多模型集成,宏观与微观相结合、多途径与多尺度综合研究。     

太行山和山东半岛地形对冷流暴雪的影响分析

用WRF模式模拟了2005 年12 月6-7 日山东半岛一次冷流暴雪过程,通过降低太行山地形高度至10 m和抬升山东半岛地形高度至500 m的敏感性数值试验,分别分析了上游太行山和本地山东半岛地形对山东半岛冷流降雪的影响。结果表明：太行山对山东半岛冷流降雪的强度起到了加强的作用,降低太行山地形高度的敏感性试验在山东半岛北部10 m风场辐合强度较同时次控制性试验明显减弱,减弱的区域主要在山东半岛北部地区,其他区域变化不明显;同时敏感试验的流场在山东半岛的辐合也有所减弱,流线密度要疏散些。850 hPa西北风越过太行山后在背风面产生波动,波动中的气旋性小涡旋移至山东半岛后,加强了山东半岛本地的辐合强度。抬升山东半岛的地形高度后,地形的抬升辐合作用增强,故冷流降雪的强度也得到增强。     

地铁隧道围岩内温度分布规律的模型试验及其热导率反算研究

为能精确计算地铁隧道围岩内的传热量,模拟了地铁隧道围岩内的热传导,研究了地铁围岩内的温度分布规律,并通过试验结果对土体热导率进行反算。分析表明：同一时刻,距隧道壁面不同距离处的温度以指数形式进行变化,距离越远,温度越小;时间越久,隧道内流体的温度影响范围越大。除隧道外壁面外,距隧道壁某距离处的温度,随时间的增长而逐渐增长,距隧道壁较近处土体温度较高,温度增长速率随时间的增长而逐渐减小;距隧道壁面距离较远处温度较低,其增长速率随时间的增长而逐渐增大。传热时间超过某一值后,围岩内温度增长率逐渐平稳趋于一定值。根据模型试验结果能较精确得到土样的热导率数值。     

南秦岭竹溪县天宝乡粗面岩地球化学特征与铌成矿

南秦岭造山带北大巴山东段大面积出露早志留世粗面岩,夹于早志留世梅子垭组(S_1m)下部层位含炭粉砂质板岩之中,整体呈北西-南东向展布。这套粗面质火山岩与铌矿关系密切。竹溪县天宝铌矿床产出于火山喷发沉积韵律的中下部层位,赋矿岩石以粗面质熔结凝灰岩为主。粗面质熔岩地球化学数据显示其富碱质,稀土元素总量高且轻稀土元素明显富集,高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf等富集,Sr、P、Ti等亏损,具有类似于OIB的地球化学性质,来源于幔源玄武质岩浆的演化,是形成于大陆裂谷环境的低压型粗面岩。矿体粗面岩类(熔结凝灰岩)与非矿体粗面岩(粗面质熔岩)相比,具有略低的SiO_2含量,高的Al_2O_3、K_2O、CaO含量,低的P_2O_5含量,更为富集的高场强元素(Nb、Ta、Zr、Hf)和轻稀土元素(La、Ce),更强的负Eu异常、正Ce异常,略强的P、Ti负异常以及更高的挥发分(F、CO_2)含量。天宝铌矿含铌矿物为易解石,产出于早期矿物的边缘、裂隙或晚期细脉中,成矿阶段处于岩浆作用的晚期。铌的富集与挥发分(F、CO_2等)的运移、保存条件密切相关。该铌矿为火山岩型稀有金属矿床,兼具岩浆型和岩浆热液型矿床特征,与庙垭和杀熊洞铌-稀土矿床属同一成矿系列的不同类型矿床。     

2001年春季东中国海三维环流的数值模拟

本文基于2001年4月东中国海区域实测水文资料,应用三维有限元模式FEOM(Finite Element Ocean Model)对东中国海三维环流系统进行了数值计算分析。模式水平网格系统采用单节点线性三角形网格,垂向使用z坐标,观测温、盐度场通过客观分析法插值得到初始条件,分别进行了诊断计算和强诊断计算,计算结果表明:(1)改进逆方法可以很好地反演研究区域流函数和流量分布,为数值模拟提供优质可靠的开边界条件。(2)有限元模式在网格自由度方面和对研究区域的完整覆盖方面优势明显,高分辨率的垂向z坐标也可以较好地拟合海底地形,从而得到较高分辨率的三维数值模拟结果。(3)通过诊断计算,模拟再现了东中国海春季环流的多涡结构,分辨出了台湾暖流、黄海沿岸流、黄海暖流等流系。(4)比较诊断与强诊断两个计算结果,它们在定性上较为一致,在定量上有些差别,总体分布强诊断计算结果更为合理。     

鄂北大洪山地区~817 Ma洋岛玄武岩的发现及意义

最新地质调查发现鄂北大洪山地区存在晋宁期的俯冲增生杂岩,其主体以一套弧前碎屑岩(复理石)为基质,夹大量白云岩、砾岩、硅泥质岩、辉长岩、辉绿岩、玄武岩等岩块,岩块与基质、岩块与岩块之间以断层接触。杂岩中大量的镁铁质岩岩块可能形成于洋中脊、洋内弧、洋岛等不同类型与洋盆演化相关的构造环境,首次报道绿林地区杂岩中一套呈岩块产出的洋岛碱性玄武岩。地球化学方面,绿林地区玄武岩具低K₂O、高TiO₂、 Nb/Y=0.88~1.06、轻稀土元素强烈富集、重稀土元素明显亏损等特点,整体与夏威夷洋岛碱性玄武岩的地球化学特征基本一致。绿林玄武岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果显示,17个测点加权平均年龄为(817.1±7.2) Ma (MSWD=3.3),代表绿林玄武岩的形成年龄。因此绿林玄武岩可能代表晋宁期的洋岛碱性玄武岩残块,成岩岩浆来源于富集地幔。绿林洋岛碱性玄武岩与大洪山地区其他洋岛玄武岩类岩石组合可能同是洋盆消减过程中的洋壳物质残余,不同类型洋岛玄武岩的出现是洋盆演化阶段性、复杂性的体现,这些岩石建造的厘定为大洪山存在晋宁期缝合带的观点提供了强有力的证据。      

应用弹塑性反应谱对IDA方法的改进研究

针对传统IDA方法中结构的加速度反应远高于SPO分析结果的现象,采用弹塑性反应谱作为IDA的烈度度量,同时给出随地震烈度改变而不断变化的屈服强度系数,提出了改进的IDA方法,更有效地考虑了结构的非线性地震反应特征。实际工程分析表明,改进的IDA方法能够体现结构的非线性受力反应,同时兼顾结构的动力反应特征,与SPO曲线和由规范计算得到的结构承载力有更好的可比较性。     

新型扇形盘式消能器的设计原理与减震性能分析

提出了新型扇形盘式消能器(FDED),阐明其设计原理、特点及关键力学参数的计算理论,设计传动头构造方案不同的FDED模型,运用数值仿真方法对FDED模型在循环加载作用下的受力性能及位移和应力分布等进行分析,探究FDED的减震性能及其传动头构造的影响,结果表明:FDED设计原理可行,减震机理明确,其转盘式的构造可起到有效的位移放大效果,使得消能器在小激励位移下即可发挥耗能作用;FDED耗能性能稳定,耗能能力强,等效黏滞阻尼系数可达54%以上;FDED的恢复力特性具有明显的双线性特性,屈服后刚度主要由叠层橡胶提供,较初始刚度显著降低;传动头的构造方案对FDED的受力和工作机制的实现有重要影响。带过渡块圆形截面传动头构造方案可显著缓解应力集中现象,同时避免方形截面传动头构造方案对转盘转动造成卡停的不良情况,为较优的传动头构造方案。     

“12·14”山东暴雪过程积雪深度特征及成因

利用常规观测、积雪深度逐时加密观测资料和欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF）第五代大气再分析（ECMWF Reanalysis v5,ERA5）资料,对2023年12月13—15日山东一次极端暴雪天气过程积雪特征及其成因进行分析,得到以下结论：（1）此次过程是一次江淮气旋暴雪天气过程,具有持续时间长、降水相态复杂、基础温度低、降温幅度大和积雪深度厚等特征。（2）最大小时新增积雪深度可达8 cm;过程平均雪水比为0.7 cm·mm^-1,呈“西大东小” 的分布特征。（3）有积雪的站近地面温度从开始降雪到地面产生积雪,气温和雪面温度均呈下降趋势,0 cm地温在降雪前期降温明显,积雪形成后地温不再明显变化。无积雪的站在整个降雪时段内近地面温度可分为4种情况。（4）雪水比随气温变化最明显;积雪形成之后地温对雪水比大小影响不大;当雪水比小于0.75 cm·mm^-1时,雪水比随雪面温度降低而增大,当雪水比大于0.76 cm·mm^-1后,雪面温度不再有明显变化。     

江淮气旋影响下的山东降雪过程相态特征

利用常规的地面观测资料、高空探测资料、自动气象站1 h间隔观测资料、NCEP/NCAR再分析资料(1°×1°,6 h)和ERA5再分析资料(0. 25°×0. 25°,1 h),针对1999—2013年山东省12例江淮气旋降雪过程,总结了降水形态类型及时空分布、相态转换等特征并讨论了降水相态"逆转"现象的物理机制。结果表明:1)江淮气旋降雪过程的降水形态种类多样,可出现雨、雪、雨夹雪、冰雹、冰粒、霰、米雪和雨凇,降水相态转换过程中,除了雨夹雪,冰粒也是一种过渡形态; 2)冰雹、冰粒、霰、米雪和雨凇5种特殊降水形态最易出现在2月和3月,"雷打雪"现象亦多发于2月和3月;3)鲁东南和半岛南部地区以降雨为主,鲁西北地区多出现降雪,雷暴集中出现在鲁中的中西部和鲁南地区,尤其是鲁东南地区; 4)江淮气旋降雪过程相态转换的基本形式为雨转雪,以有无明显雨雪分界线为依据,可分为"典型雨转雪"和"无明显雨雪转换"两类,二者的影响系统特点显著不同;5)范围较大的相态逆转现象易发区域在地面雨雪分界线附近,位于地面倒槽后部,走向与地面倒槽槽线走向一致。气旋生成前低层暖温度平流增强引起低层增温以及气温日变化导致的中午前后近地层浅薄增温均可引起相态逆转,上述两个因素均与地面倒槽的发展态势关系密切。