中国东部地区人为气溶胶对东亚冬、夏季风的影响—— 一个高分辨率大气环流模式的模拟研究

使用一个高分辨率的公用大气环流模式（CAM5.1）研究了我国东部地区人为气溶胶对东亚冬、夏季风的影响。结果表明,人为气溶胶中的黑碳和硫酸盐气溶胶含量的季节性变化在冬、夏季节对大气表现出不同的热力效应,并且可能是影响我国东部地区上空大气温度长期变化的重要因素。人为气溶胶引起的东亚季风区夏季降温可达对流层中高层造成东亚地区海平面气压升高、海陆气压梯度减小,减弱夏季低层的偏南风分量和高层的南亚高压。东亚人为气溶胶可使东亚地区冬季近地面层温度普遍降低、对流层中高层明显增温,导致东亚东部地区海平面气压下降,减弱东亚地区冬季低层的偏北风分量,阻止中层的东亚长波槽南伸,并削弱高层西风急流的强度。      

西北太平洋夏季海洋热浪的变化特征及海气关系

全球增暖背景下更加频繁和持续的海洋热浪事件已经对生态和人类社会经济造成了严重影响。但对于海洋热浪的海气相互关系和对区域气候制作用的研究还十分有限。本文基于1982—2017年美国国家海洋和大气管理局逐日最佳插值海表温度和美国国家环境预测中心再分析资料, 采用经验正交函数展开等统计方法, 系统地分析了西北太平洋夏季海洋热浪的时空分布特征及与之相联系的海气关系。结果表明, 西北太平洋夏季海洋热浪日数和次数EOF(Empirical orthogonal function)第一模态在除黑潮和黑潮延伸区外的区域呈线性增加趋势, 第二模态则呈南北反向分布, 并具有明显的年代际变化特征。海洋热浪的最大强度、持续时间、累积强度第一模态也呈线性上升趋势, 最大强度和累积强度在高纬地区上升最多, 持续时间在黑潮和黑潮延伸区变化最明显。从海气关系的角度来看, 中低纬地区出现海洋热浪事件时, 海气之间主要表现为海洋对大气潜热感热通量的增加, 从而对周边区域大气环流产生影响; 而高纬度地区出现海洋热浪事件时, 海气之间则主要表现为大气对海洋的影响, 以长波辐射和感热通量变化为主。     

中尺度多模式超级集合预报对2010年6月19—20日中国南方大暴雨过程的分析

运用BGM扰动方案,基于ARPS和WRF模式并采用不同的物理过程参数化方案建立了一个多模式、多初值、多物理过程的中尺度超级集合预报系统,并针对2010年6月19—20日的一次华南强降水过程进行分析。结果表明:该超级集合预报系统能很好模拟这次对初值及物理过程都非常敏感的强降水过程。相对于单一确定性预报而言,该超级集合预报能显著提高预报时效,能比控制预报提前24～36小时捕捉到强降水信息。并且该集合预报优于单一模式或者单一物理过程参数化的集合预报。对本次过程而言,集合平均对物理过程参数化方面带来的不确定性的改进比对模式不确定性方面的改进大得多。对于暴雨预报而言,低层的形势场对初值及物理过程的扰动比高层要敏感得多,这也是造成这次过程各个成员预报好坏的重要原因之一。      

江陵凹陷古新世盐湖沉积碳酸盐碳氧同位素组成及其环境意义

江陵凹陷位于江汉裂谷盆地西部, 古新世是该区富钾卤水形成的主要时期, 研究该时期古气候的演化, 对下一步找钾有重要的理论和实际意义。古新统沙市组和新沟嘴组湖相碳酸盐岩分析结果显示, 沙市组沉积碳酸盐岩δ13CPDB值介于–4.8‰ ~ –1.0‰之间, 平均值为–3.4‰; δ18OPDB值介于–5.6‰ ~ –0.6‰之间, 平均值为–3.3‰; 新沟嘴组碳酸盐岩δ13CPDB值介于–10.8‰ ~ –8.8‰之间, 平均值为–9.3‰; δ18OPDB值介于–10.2‰ ~ –6.7‰之间, 平均值为–8.6‰。沙市组碳酸盐岩样品的δ13CPDB和δ18OPDB之间具有良好的正相关性, 表明它们发育在蒸发作用明显的相对封闭的咸水湖泊体系中; 而新沟嘴组δ13CPDB和δ18OPDB之间相关性差, 指示该时期是水体滞留时间较短的开放型湖泊系统。碳氧同位素, Sr/Ba值和Mg/Ca值均说明沙市组沉积时期古盐度和蒸发/降雨大于新沟嘴组沉积时期; 古新世的岩相古地理演化说明了沙市组沉积时期古湖水面小于新沟嘴组沉积时期。江陵凹陷古新统湖泊沉积碳酸盐碳氧同位素组成的变化指示了区域古气候条件由沙市期的干热向新沟嘴期的湿润转变。显示古新统沙市组到新沟嘴组江陵凹陷古气候格局发生了重大变化, 这一变化对于沙市组时期古盐湖演化和成钾十分有利。     

江陵凹陷古近系蒸发岩中钾盐矿物研究进展

江陵凹陷属于湖北省江汉盆地内的一个次级凹陷,面积6500 km2,在凹陷的古近系沙市组等含盐系内,发现了富钾卤水. 关于富钾卤水的成因以及能否形成固体钾盐沉积,一直存在争议.近年来,应用扫描电镜、XRD等手段,对钻孔岩芯进行了矿物学研究,其成果有助于探讨上述问题.     

江陵凹陷沙市组上段石盐包裹体测温学研究

对江陵凹陷古新统沙市组盐湖沉积中的石盐进行了包裹体显微测温和氢氧同位素测定.测试结果显示,江陵凹陷沙市组上段石盐包裹体均一温度范围为18～50℃,主要集中在22～38℃;包裹体δ18O同位素值变化范围为-1.2‰～9.7‰,均值5.1‰;δD同位素值变化范围为-91.5‰～-63.5‰,均值-79.4‰.这与当时整体热的古气候特点相吻合.同层石盐层的中下部包裹体的均一温度和氢氧同位素值均偏高,上部包裹体的均一温度和氢氧同位素值均偏低.这一认识对研究盐湖演化阶段、石盐成因以及预测钾盐成矿的地质时代和层位都有极为重要的意义.     

2006年夏季西南地区东部特大干旱及其大气环流异常

利用1959-2006年西南地区东部20个测站的逐日降水资料、NCEP/NCAR再分析资料以及国家气候中心提供的环流特征量资料,分析了2006年夏季西南地区东部特大干旱的时空分布及其同期大气环流的异常特征.结果表明,2006年夏季西南地Ⅸ东部少雨时段从6月中旬初开始一直持续到9月上旬中后期,达80多天,其中7月下旬中期到9月上旬中期降水尤其稀少.西南地区东部区域6、7、8月及整个夏季(6-8月)降水都偏少,降水指数显示2006年是西南地区东部1959年以来夏季降水最少的年份.2006年夏季西南地区特大干旱与大气环流异常有很大的关系,中高纬度环流及西太平洋副热带高压、西风带环流、南亚岛压、低层流场、水汽输送以及垂直运动等都持续异常.西太平洋副高异常偏北且偏西和副高异常偏弱且偏东时,两南地区东部都日,能出现严重干旱,2006年夏季属于副高控制性高温伏旱.西太平洋副高偏强偏北偏西,同时伴随南亚高压偏强偏东,西南地区东部在副高控制下,盛行下沉气流,同时也抑制了向该地的水汽输送,再加上西风带环流以及中高纬环流配置不利于冷空气南下,因而2006夏季西南地区东部少雨干旱.青藏高原热源偏弱,菲律宾附近地区对流非常活跃,是引起2006年夏季西太平洋副商偏强偏北偏西的重要原因.     

关于南海夏季风建立的大尺度特征及其机制的讨论

使用1998年南海季风试验期间高质量资料和NCEP/NCAR40年再分析资料分析了南海季风建立前后的大尺度环流特征和要素的突变及爆发过程。发现南亚高压迅速地从菲律宾以东移到中南半岛北部,印缅槽加强,赤道印度洋西风加强并向东向北迅速扩展和传播,以及相伴随的中低纬相互作用和西太平洋副高连续东撤是南海夏季风建立的大尺度特征,与此同时,亚洲低纬地区的南北温差和纬向风切变也发生相应的突变。数值实验结果指出,印度半岛地形的陆面加热作用在其东侧激发的气旋性环流对于印缅槽的加强有重要作用,并进而有利于南海夏季风先于印度夏季风爆发。     

湖北江陵凹陷古新统沙市组四段硫酸盐硫同位素组成及其地质意义

江汉盆地江陵凹陷古新统沙市组四段硬石膏和钙芒硝中硫同位素组成为25.2‰~32.6‰,远远高于同时期海水硫同位素(20‰)。结合研究区古新统沙四段蒸发岩⁸⁷Sr/⁸⁶Sr研究,借助Mg、Ca、Sr、Ba等元素及其Mg/Ca、Sr/Ba,认为江陵凹陷沙四段时期湖盆为封闭的陆相盐湖。根据典型暖相盐类矿物(原生钙芒硝)的广泛发育和指示气候干旱程度的Fe₂O₃/FeO特征,可以推断研究区在沙市组四段沉积晚期的古气候属于暖旱型气候。在温暖干旱的气候环境下,硫酸盐沉积物供给率较低,因此当时的沉积环境对硫酸盐是封闭的。通过Fe、Mn、Al、 Mg、Ca、Ni、V 、Co、Cu等主微量元素以及Fe/Mn、(Fe+Al)/(Ca+Mg)、w(V+Ni+Mn)、V/(V + Ni)、Ni /Co、Cu/Zn的研究表明,研究区沙市组四段环境为湖盆浪基面之下的缺氧还原环境,为常年性较深水分层湖泊。上述缺氧沉积环境下存在大量的厌氧细菌,表生（≤50 ℃）条件下,厌氧细菌使硫酸盐SO^2-₄还原成H₂S,后者与金属离子结合形成硫化物或直接从体系中逸出,再加上当时的内陆环境对硫酸盐是相对封闭的,这种硫循环过程是造成研究区硬石膏和钙芒硝硫同位素值较高的原因,也是研究区最重要的硫同位素分馏过程。