Study of initial vorticity forcing for block onset by a 4-dimensional variational approach

With the aid of a global barotropic model, the role of the interaction of the synoptic-scale disturbance and the planetary flow in block onset is examined by a 4-dimensional variational approach. A cost function is defined to measure the squared errors of the forecasted stream functions during block onset period (day 4 and day 5 in this study) over a selected blocking domain. The sensitivity of block onset with respect to the initial synoptic-scale disturbance is studied by examining the gradient of the defined cost function with respect to the initial (during the first 24 hours) vorticity forcing, which is evaluated by the adjoint integration. Furthermore, the calculated cost function and gradient are connected with the limited-memory quasi-Newton optimization algorithm for solving the optimal initial vorticity forcing for block onset. For two studied cases of block onset (northern Atlantic and northern Pacific) introducing the optimal initial vorticity forcing, the nonlinear barotropic advection process mostly reconstructs these blocking onset processes. The results show that the formation of blocking can be correctly described by a barotropic nonlinear advection process, in which the wave- (synoptic-scale) flow (planetary-scale) interaction plays a very important role. On an appropriate planetary-scale flow, a certain synoptic-scale disturbance can cause the blocking onset by the interaction between the synoptic scale perturbations and the planetary scale basic flows. The extended forecasts show that the introduction of the optimal initial vorticity forcing can predict the blocking process up to the 7th or 8th day in this simple model case. The experimental results in this study show that the 4-dimensional variational approach has a good potential to be applied to study the dynamics of the medium-range weather processes. This simple model case study is only an initial trial. Applying the framework in this study to a complex model will further our understanding of the mechanism of the atmospheric/oceanic processes and improve their prediction.     

国际泥盆系GSSP与华南泥盆系划分

简要介绍国际泥盆系各阶界线定义、界线层型,以及目前进行的国际泥盆系埃姆斯阶、吉维阶、弗拉斯阶和法门阶亚阶划分的情况,并讨论了中国区域性阶与国际性阶之间的关系:除了埃姆斯阶和法门阶在华南分别进一步细分为郁江阶和四排阶以及锡矿山阶和邵东阶等外,那高岭阶、应堂阶、东岗岭阶和佘田桥阶大致分别相当于布拉格阶、艾费尔阶、吉维阶和弗拉斯阶;今后需加强对上述几个中国区域性阶底界确切时代的研究。国际泥盆系中各亚阶在我国大体可以应用,但吉维阶中亚阶-上亚阶、弗拉斯阶下亚阶-中亚阶的分界及最上法门亚阶的底界在华南台地相区岩石地层上不易划分。     

二叠系全球界线层型和点位(GSSP)研究进展

新的二叠纪年代地层系统为国际二叠系分会通过并正式纳入“国际地层表”后,已有5个GSSP得到正式批准,它们分别是阿瑟尔阶(二叠系)、吴家坪阶、卡匹敦阶、沃德阶和罗德阶的底界。长兴阶底界的GSSP提案在国际二叠系分会投票中,以94 %赞成票通过,并交国际地层委员会进行投票表决。国际二叠系分会最近的主要工作重点将是早二叠世乌拉尔统内空谷阶底界、亚丁斯克阶底界和萨克马尔阶底界的确定工作,由B.I.Chuvashov领导的界线工作组正在对俄罗斯乌拉尔南部的界线剖面进行工作。国际二叠系分会力争在2 0 0 6年底前完成投票工作,并使二叠纪的地层研究全面转入国际间对比等层型后研究     

国际新元古代年代地层学研究进展与发展趋势

国际地层委员会末元古系分会1989年正式成立以来,经过各国地层古生物学家近十五年的努力,国际末前寒武纪年代地层学研究已取得很大进展.全球末元古系的正式名称--埃迪卡拉系(Ediacaran)以及埃迪卡拉系的底界层型已经国际地科联批准,在国际地层委员会2004年版"国际地层表"中被正式应用(Gradstein et al.,2004).本文综合近年来国际地层委员会末元古系分会有关文件和部分委员的有关建议,对国际新元古代年代地层学研究的进展与未来发展动向作一概要介绍,以期引起国内晚前寒武纪地层古生物学者的广泛关注.     

不同构造带硅酸盐化学风化率的制约:气候还是构造?

虽然构造—风化-气候之间的制约关系仍然存在各种争论,但无疑的是,硅酸盐矿物的化学风化是调节地质时间尺度全球大气二氧化碳分压,进而保持地球表层气候稳定的关键性因素。目前最大的挑战在于如何理解地表制约硅酸盐矿物化学风化的因素,特别是当仅仅从气候要素变化难以解释长时间尺度硅酸盐化学风化率的时候。综合不同构造区内岩石物理剥蚀率和硅酸盐化学风化率的数据表明,不同时间、空间尺度硅酸盐风化率与构造和气候之间既存在相互耦合也存在矛盾的关系,仅仅归因于单一要素是不能得到圆满解释的。构造隆升区的强剥蚀可能是造成硅酸盐风化率增加的重要因素之一,但是将晚新生代地表系统的各种变化与各构造带（如青藏高原）的阶段性隆升联系起来可能是草率的。在不同类型构造带内,气候和构造对硅酸盐风化的制约并非是相互排斥的,特别是长时间尺度,因此“构造隆升-化学风化-气候变化”假说也正面临着全新的挑战。     

白垩纪中期异常地质事件与全球变化

白垩纪中期(125~90 Ma)是地质历史中一个极端温室时期,集中出现一系列异常事件。异常事件是地球系统内各圈层相互耦合的产物,事件相互之间不是孤立的,单个事件引起的全球变化对其他事件起着明显的正/负反馈机制作用。文中基于对白垩纪中期异常事件的深入解剖和分析,包括大规模海底火山事件、大洋缺氧事件、生物异常更替与绝灭、白垩纪超静磁带、大洋红层出现等,在探讨白垩纪中期各个事件特征基础上,重点阐述异常事件所引起的全球变化及其对海洋、气候的影响;提出异常事件之间的相互关联与反馈机制。研究发现,大规模海底火山作用是引起白垩纪中期异常海洋和气候的最根本原因,直接促进大洋缺氧事件、生物绝灭与更替、沉积记录的转变等事件的发生。     

板块运动的球面效应及相关问题的探讨

(1)板块运动的球面效应。板块运动实质是洋壳的增生、消减和陆块的漂移,以及板块形状和大小的变化。板块运动的球面效应是指其他条件相同时受椭球形地球表面制约,不同地理位置、不同运动方向的板块表现的运动特征、消长关系及其所处的全球构造环境:①板块平行纬线运动时,高纬度部位较低纬度跨越较大的经度差,因而其运动方向从平行于赤道逐渐指向赤道,表现出一定程度的旋转。从地球仪上模拟测量和计算,板块低纬度部位经度每跨越 5°,板块向前旋转约2°,并伴生垂直于板块运动方向的转换断层,如南美洲和非洲板块。②板块平行于经线由高纬度…     

2011年极端天气和气候事件及其他相关事件的概要回顾

2011年世界各地极端天气事件频发。1月,朝鲜半岛经历1945年来最长的寒潮天气;同期,强暴风雪袭击美国,1亿人受影响;4月8日,持续干旱大风导致德国北部小镇遭遇沙尘暴;7～10月的季风强降水致使泰国遭遇自1942年以来最严重的洪灾;高温少雨致使东非地区、南美洲地区的古巴经历严重干旱;9月北极海冰的体积达历史最小。5～9月,我国平均高温日数为1961年以来历史同期次多,多地刷新高温历史极值;2011年我国平均年降水量创60年来最低,多地遭遇严重干旱;而华西和黄淮经历异常严重秋汛。     

1961-2005年新疆地区夏季气温的时空变化特征及其与大气环流的关系

利用1961—2005年新疆地区最为齐全的整编台站观测资料集,分析了新疆地区夏季气温的时空变化特征,并探讨了引起这种时空变化的大气环流因子.结果表明:新疆地区的夏季气温首先表现出整体一致性的变化,在过去的45a中全疆气温持续上升,这与全球变暖的大背景相一致.影响新疆全疆夏季气温变化的主要大气环流因子为贝加尔湖附近高压脊的异常,当其偏强时,新疆地区夏季气温偏高,反之则偏低.新疆地区夏季气温第二类变化模态为南、北两疆反向的特征,这种变化模态主要表现在气温的年际时间尺度上.新疆南、北两疆气温反相变化主要是由伊朗高压和乌拉尔地区高压脊的变化所控制.当这两个大气环流系统在新疆地区造成中高层位势高度南北向正负异常时,新疆地区以天山为界夏季气温表现出反向的变化特征.