Operational climate prediction in the era of big data in China: Reviews and prospects

Big data has emerged as the next technological revolution in IT industry after cloud computing and the Internet of Things. With the development of climate observing systems, particularly satellite meteorological observation and high-resolution climate models, and the rapid growth in the volume of climate data, climate prediction is now entering the era of big data. The application of big data will provide new ideas and methods for the continuous development of climate prediction. The rapid integration, cloud storage, cloud computing, and full-sample analysis of massive climate data makes it possible to understand climate states and their evolution more objectively, thus predicting the future climate more accurately. This paper describes the application status of big data in operational climate prediction in China; it analyzes the key big data technologies, discusses the future development of climate prediction operations from the perspective of big data, speculates on the prospects for applying climatic big data in cloud computing and data assimilation, and puts forward the notion of big data-based super-ensemble climate prediction methods and computerbased deep learning climate prediction methods.     

2015年汛期气候预测先兆信号的综合分析

文章全面回顾了发布2015年汛期预测时考虑的先兆信号及其应用情况。2015年春夏季厄尔尼诺事件进一步发展,并由中部型向东部型转变,热带印度洋为一致偏暖模态发展;冬、春季北大西洋三极子为正位相;冬、春季北极海冰较常年略偏少,南极海冰偏多;冬季欧亚积雪增量略少,青藏高原积雪略多但气温偏高。通过诊断分析,认为2015年汛期预测的主导外强迫信号是太平洋厄尔尼诺事件和印度洋海温一致偏暖模态。同时参考动力气候模式的预测,在4月初的预报中,重点考虑了厄尔尼诺事件的强度和空间型变化对东亚夏季风环流的影响,有利于东亚夏季风偏弱,西太平洋副热带高压偏强偏西,季风季节内进程偏晚,我国降水呈南多北少型。在5月底的订正预报中,进一步考虑热带印度洋偏暖模态对副热带高压偏强偏西偏南的影响,以及南半球越赤道气流强度偏弱特征及对夏季风季节进程和强度的影响。经过综合分析,准确地预测了2015年东亚夏季风偏弱、我国夏季降水南多北少的布局,以及季节内主要气候事件的演变。最后对汛期气候预测存在的不足进行了初步分析和讨论。     

青藏高原和亚洲夏季风动力学研究的新进展

亚洲夏季风环流受海陆和伊朗高原—青藏高原大地形的热力作用调控.亚洲季风所释放的巨大潜热又对大气环流形成反馈.这种相互反馈过程十分复杂,揭示其物理过程对理解气候变化格局的形成和变化以及提高天气预报及气候预测的准确率十分重要.夏季北半球副热带对流层上层环流的主要特征是存在庞大的南亚高压(SAH)以及强大的对流层上层温度暖中心(UTTM).本文介绍了温度—加热垂直梯度(T-Q_Z)理论的发展,并用以揭示SAH和UTTM的形成机制.指出沿副热带欧亚大陆东部的季风对流潜热加热及其中西部的表面感热加热和高层长波辐射冷却是导致SAH和UTTM在南亚上空发展的原因.文中还介绍了Gill模型用于上部对流层研究的局限性及解决的办法.     

北祁连白银厂铜多金属矿田若干问题探讨

针对白银厂铜多金属矿田各矿床之间的关系、成矿元素分带机理和细碧角斑岩的判别等问题,通过野外实地调研并结合研究前人资料,认为火焰山矿床处于背斜构造的南翼,为正常翼;折腰山矿床处于背斜构造的北翼,矿体已发生倒转。该矿田中各矿床处于喷流成矿系统的不同位置,折腰山、火焰山等铜(锌)矿床为近热液喷口型矿床,分布于火山穹窿中心破火山口位置;四方山、四个圈、小铁山等锌铅铜矿床为远热液喷口型矿床,分布于火山穹窿斜坡洼地;在更远处的海底洼地形成黄崖口等铅锌矿点。白银厂铜多金属矿田形成过程中,由于海水在较高温度下的渗滤参与,正常火山岩常发生细碧角斑岩化,Na2O含量大多3.5%,可利用Na2O-SiO_2图解判别火山岩是否已发生细碧角斑岩化,并作为一种重要找矿标志。如果火山岩细碧角斑岩化强烈,说明成矿条件有利;反之,如果火山岩没有细碧角斑岩化,则说明成矿条件不利。     

鄂尔多斯盆地渭北隆起西南缘奥陶系热演化史恢复与生烃史——以麟游-旬邑地区为例

本文应用古地温恢复法及盆地模拟法,恢复鄂尔多斯盆地渭北隆起西南缘奥陶系最大古地温梯度、热演化史和生烃史。根据钻孔测温曲线求得渭北隆起现今地温梯度为3.12℃/100m。该区在二叠纪和三叠纪进入快速沉降阶段,早侏罗世早白垩世进入缓慢沉降阶段,晚白垩世以来进入抬升剥蚀阶段,剥蚀厚度在1100~1300 m。旬邑地区奥陶系烃源岩在早二叠世约270 Ma进入生油窗,晚三叠世约210 Ma进入成熟生油阶段。晚侏罗世约150 Ma开始大量生气,在早白垩世末期96 Ma左右,地层达到最大埋深及最高古地温,达到生气高峰。热史恢复及模拟结果表明旬邑地区早白垩世地温梯度最高可达到5.0℃/100 m,是主要生气期。     

甘肃武威盆地页岩气“武页1井”成膜低固相冲洗液的应用

“武页1井”是甘肃省地质调查院实施的一口页岩气基础地质条件调查井,主要目的是为了查明页岩层段的分布。地层岩性主要为泥岩、砂岩、页岩、碳质板岩、灰岩。浅层倾角大、胶结性差、破碎、井壁强度低。现场采用成膜低固相冲洗液体系,解决了地层破碎、坍塌掉块和水敏性钻探施工难题,体系具有护壁性、抑制性和胶结性。使用中取得了较好的效果,保证了该项目的顺利施工。     

柴达木盆地北缘侏罗系页岩气地质条件

侏罗系泥页岩是柴达木盆地的主力烃源岩之一,具备形成页岩油气的地质条件。对采自柴北缘鱼卡、大煤沟、小煤沟、开源、绿草沟、大头羊等煤矿附近地表露头的11块中侏罗统泥页岩样品进行单样品多参数实验分析,探讨了陆相页岩有机地化、储层物性、含气量等参数之间的关系,建立了页岩气资源评价参数体系。结果表明,柴达木盆地北缘中侏罗世处于浅湖-半深湖湖相沉积,断裂较发育,泥页岩富含有机质,具有低孔、低渗、低熟、较高含气量等特点,具备形成页岩油气的地质条件,进一步的勘查开发需优选地层压力系数高、保存条件较好、脆性矿物含量高的页岩气甜点区。     

银额盆地哈日凹陷下白垩统热水沉积岩特征及成因

银额盆地哈日凹陷下白垩统具有独特的沉积构造和矿物组成.通过开展岩石矿物和地球化学研究,论证其热水成因,探讨沉积环境和形成模式.研究区下白垩统发育方沸石、菱铁矿和白云石等矿物,富含Fe、Mn和Ba等元素,具有高∑REE、LREE富集和负Eu异常的稀土元素特征.结合Fe vs.Mn vs.（Cu+Co+Ni）×10和Ni vs.Co vs.Zn三角图解,证实下白垩统普遍含有热液成分.微量元素及碳氧同位素分析指示热水沉积岩形成于缺氧、封闭的咸水湖泊环境;氧同位素计算形成温度为43.94~86.08 ℃.研究表明,丰富的断裂系统为湖水下渗和热液喷流提供通道,湖水与热液的对流活动为湖盆持续输入热量和成矿离子.此类湖相热水沉积持续时间长、影响范围广,主要受物源供给和热液性质控制,代表一类特殊的沉积模式.      

湖北建始地区志留系钻获致密砂岩气和页岩气

正1研究目的(Objective)勘探实践证明,志留系是我国目前最为有利、最有前景的页岩气勘探开发层系,已在四川盆地的涪陵、长宁—威远等地区取得了页岩气重大突破,进入商业开发阶段。基础地质调查表明,四川盆地周缘地区志留系黑色页岩发育,尤其是鄂西—渝东北地区,志留系底部龙马溪组富含笔石黑色页岩发育,厚度大,页岩有机质丰度高,生烃潜力大。20世纪80年代以来,中石化、中石油实施的常规油气钻井,在志留系龙马溪组均见到了不同程度的页岩气显示,展示了其     

内蒙古西乌旗罕乌拉地区下二叠统寿山沟组碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄及其地质意义

中亚造山带南缘二叠纪的构造背景一直存在争议。以内蒙古西乌旗罕乌拉地区发育的寿山沟组为研究对象,开展了野外地质、岩石学、碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄研究。2个样品锆石阴极发光图像和Th/U值指示,锆石为岩浆成因锆石。103颗碎屑锆石年龄测试结果显示,年龄信息可划分为5组:285~328Ma,峰期年龄302Ma;338~361Ma;455~490Ma;757Ma;1278Ma、2380Ma。最年轻的年龄为285Ma,结合侵入其中的花岗岩同位素年龄,指示西乌旗罕乌拉地区寿山沟组沉积时限介于285~280Ma之间,主体沉积时代应为早二叠世Sakmarian期—Artinskian期。寿山沟组碎屑锆石反映出近源、快速沉积的特点,沉积物源中含有较多的火山碎屑物,可能代表弧后盆地沉积,为早二叠世古亚洲洋闭合前洋壳俯冲消减作用的沉积响应。结合区域资料,寿山沟组碎屑锆石的年龄对应于东北地区的变质基底及其后的构造岩浆事件,物源区物质主要来自于苏尼特左旗—锡林浩特—西乌旗一带早石炭世末—晚石炭世岩浆弧及贺根山—东乌旗一带,并进一步限制了华北与西伯利亚两大板块的缝合线应位于寿山沟组发育地区的南部,即索伦缝合带,拼合时代最可能为晚二叠世—早三叠世。