冰缘地貌与气候的拟合关系研究

冰缘地貌属于一种气候作用地貌，全球有60多种冰缘地貌类型。冰缘的研究对我们了解气候变迁有着重要意义，但我国对冰缘地貌与气候的拟合关系方面缺少研究成果，这无疑阻碍了冰缘地貌应用于气候重建领域的研究进展。通过进一步分析冰缘地貌类型与气候之间的关系，并结合前人研究成果将冰缘地貌按照其与气候相关性程度大小划分成4个等级，建立了冰缘地貌与气候拟合关系的金字塔模型。     

无人机海上溢油跟踪监测系统设计及仿真

海上环境变化多端,造成溢油的漂移和扩散会出现不可预测的情况,精确、实时地监测海上溢油是现今亟待解决的问题.无人机以其部署快、成本低、环境适应性强的优势在海上溢油监测领域得到重视,但单架无人机监测能力弱,而多架无人机监测的准确性仍需提高.为此,本文提出一种无人机群海面溢油自动导航跟踪监测的架构和方法,根据海上溢油浓度的变化进行路径规划.该方法包括建立溢油模型和设计无人机跟踪控制系统.溢油模型主要描述海上溢油时空变化的形态复杂性;控制器可控制无人机追踪和监测溢油漂移及扩散的情况.同时,将无人机跟踪控制系统与人工势场法相结合,避免无人机相撞.最后,进行数值仿真,结果表明该跟踪系统与溢油的重合率达到70％～80％,验证了该方法的可行性.未来,该系统可广泛应用于无人机群对不同环境现象和灾害的跟踪监测.     

大陆碰撞造山带的流体成分与演化:东喜马拉雅构造结南迦巴瓦岩群高压麻粒岩的流体包裹体研究

位于喜马拉雅东构造结的南迦巴瓦岩群经历了高压麻粒岩相、中压麻粒岩相和角闪岩相三期变质作用.在高压麻粒岩中含有复杂的流体包裹体类型,按照捕获先后顺序有:H2O-CO2±CH4包裹体(Ⅰ型);CO2±CH4±N2包裹体(Ⅱ型);高盐度多相包裹体(Ш型);中.低盐度H2O包裹体(Ⅳ型)和极低密度气体包裹体或"空"包裹体(Ⅴ型).在基性麻粒岩中,被石榴石包裹石英中孤立分布的H2O-CO2 4-CH4包裹体,以及部分沿石榴石晶内裂隙分布的H2-CO2±CH4和H2O包裹体轨迹未穿过围绕石榴石的辉石 斜长石后成合晶冠状体,表明它们有可能是在麻粒岩相变质阶段捕获的.然而,所有流体包裹体的等容线均从麻粒岩相变质峰期P-T区间下方通过,说明麻粒岩相变质峰期捕获的包裹体均受到了不同程度的改造,包括部分爆裂、渗漏和流体-矿物相互作用等.现存的富CO2流体包裹体均具有较低密度,并且往往含有明显数量CH4和N2组分,不可能是麻粒岩相变质峰期捕获的包裹体.根据富CO2包裹体与具有不同相比的H2-CO2包裹体共存推测,大部分CO2包裹体是通过H2O-CO2包裹体中H2O的选择性泄漏而形成的.Ⅲ型高盐度盐水包裹体很可能是角闪岩相退变质过程中捕获的,因其等容线与退变质轨迹近于平行,这些包裹体很可能保存了其在角闪岩相阶段捕获时的原生物理化学特征.沿矿物颗粒裂隙分布的大量Ⅳ型和Ⅴ型包裹体,应该是角闪岩相或更晚期形成的次生包裹体,代表了浅成(近地表)环境的循环流体.与世界许多地区麻粒岩相岩石普遍舍高密度纯CO2流体包裹体不同,南迦巴瓦岩群高压麻粒岩以富含H2O-CO4±CH4和H2O包裹体为特征,这可能与高压麻粒岩与高温麻粒岩产出于不同的构造环境和经历的退变质轨迹有关.     

中国大陆科学钻探预先导孔(CCSD-PP2)榴闪岩的地球化学组成及其地质意义

预先导孔(CCSD-PP2) 位于苏鲁高压-超高压变质地体南部的北苏鲁超高压变质表壳剪切叠覆岩片中, 岩心主要由榴闪岩(包括角闪岩)、花岗片麻岩、副片麻岩和榴辉岩组成.镜下鉴定和激光拉曼测试结果表明预先导孔(CCSD-PP2) 第一段榴闪岩的主要矿物为角闪石、石榴石、黑云母和钠长石, 是榴辉岩退变质作用的产物.地球化学数据显示榴闪岩的化学成分与正常型榴辉岩相对应, 稀土元素组成及配分模式与主孔榴辉岩基本相似, 但微量元素特征及在地球化学判别图解上存在一定差异, 说明该段榴闪岩与主孔榴辉岩的原岩虽然都是形成于板内环境玄武岩类, 但它们并不完全相同, 其差异可能是由原岩性质的多样性及榴辉岩退变质过程中流体组分的加入引起的.榴闪岩及其下部花岗片麻岩内锆石中柯石英、绿辉石等矿物包裹体的发现及岩石学和地球化学特征等与主孔花岗片麻岩相似的性质, 以及在接触面附近榴闪岩中的SiO₂含量具有逐渐增高的趋势等, 说明榴闪岩与花岗片麻岩曾一起俯冲到地下深处, 并在折返过程中经历了强烈的退变质作用, 它们之间可能存在一定程度的物质交换.      

长白山现代理论雪线和古雪线高度

According to the glacial landforms and deposits with the optically stimulated luminescence (OSL) dating results, two glacial stages of the last glacial cycle (LGC) and Late Glacial were identified. The Late Glacial stage (Meteorological Station glacier advance) took place about 11 ka (11.3±1.2 ka), and the last glacial maximum (LGM), named Black Wind Mouth glacier advance, occurred at 20 ka (20.0±2.1 ka). Based on the Ohmura’s formula in which there is a relationship between summer (JJA) atmospheric temperature (T) and the annual precipitation (P) at ELA, the present theoretical equilibrium line altitude (ELA_t) in Changbai Mountains was 3380±100 m. Six methods of accumulation-area ratio (AAR), maximum elevation of lateral moraines (MELM), toe-to headwall altitude ratios (THAR), the terminal to summit altitudinal (TSAM), the altitude of cirque floor (CF), and the terminal to average elevation of the catchment area (Hofer) were used for calculation of the former ELAs in different stages. These methods provided the ELA for a range of 2250–2383 m with an average value of 2320±20 m during the LGM, which is 200 m higher than the value of previous investigation. The snowlines during the Late Glacial are 2490 m on northern slope, and 2440 m on western slope. The results show that the snowline on northern slope is 50 m higher than that on western slope during the Late Glacial, and the average snowline is 2465m. The ΔELA values were more than 1000 m during the LGM, and about 920 m lower than now during the Late Glacial stage respectively. Compared with Taiwanese and Japanese mountains in East Asia during the LGM, the effect of the uplift on ELA in Changbai Mountains during the glaciations (i.e. 20 m uplift in the LGM and 11 m in the Late Glacial) is not obvious. Foundation: National Natural Science Foundation of China, No.40571016 Author: Zhang Wei (1969–), Ph.D and Professor, specialized in Quaternary environment and climate geomorphology.     

山地冰川冰斗发育的控制因素与气候变化

对比分析我国12个地区的冰斗发育特征,对冰斗的长宽比、岩性、冰斗朝向以及冰斗发育的影响因素进行研究.冰斗在不同的气候条件、构造因素、地形地貌、坡度坡向、岩性条件控制下,即具有一定的共性特征, 也显示了彼此之间的差异特点.冰斗研究的气候意义主要体现在冰斗的长宽比、冰斗发育方位、冰斗转向以及冰斗底部高程等与气候之间关系方面.研究显示:冰斗的长宽比介于0.6～1.47之间,在平面上具有近似等距性; 良好的水热条件能促进冰斗积极成长,并使其长宽比偏小,而水热条件不利环境下的冰斗只能是消极适应, 并使其长宽比偏大.冰斗方位在西北大陆性气候区受朝向的影响明显,是主导因素,而其它地区的主导因素中,既有朝向的影响,也有水汽来源方向的影响; 点苍山、螺髻山、拱王山发生转向的寄生冰斗数量多, 高密度转向的寄生冰斗群的出现可能是海洋性冰川区的又一大特点.冰斗发育的岩性条件在中国东部沉积岩占50 ％,火成岩占30 ％,变质岩占20 ％, 在火成岩和变质岩中发育的冰斗规模普遍较大;冰斗的方向性不一,但N、NE、NW这3个方向所发育的冰斗比例占绝对优势,即76 %, 而其它方向所占的比例仅为24 %,这与我国西部有现代冰川发育地区统计结果基本一致.在新构造运动活跃区,冰斗古雪线确定方面应考虑后期构造抬升影响.     

长白山现代理论雪线和古雪线高度

根据冰川地貌和地形特征、岩性、冰川沉积物的风化程度以及OSL测年结果,认为长白山地区发育两期冰川作用,即末次冰盛期和晚冰期,测年结果分别为20.0±2.1ka和11.3±1.2ka。根据平衡线（ELA）处6～8月多年平均气温（T）和年降水量（P）的关系,计算长白山现代理论雪线高度为3380±100m。通过积累区面积比率AAR（accumulation-arearatio）、冰川末端到山顶高度TSAM（the terminal to summit altitudinal）,冰川末端至分水岭平均高度Hofer（the terminal to average elevation of the catchment area）、末端至冰斗后壁比率THAR（toe-to headwall altitude ratios）、冰斗底部高程CF（cirque-floor altitudes method）、侧碛堤最大高度法MELM（maximum elevation of lateral moraines）等方法计算该区末次冰盛期雪线高度为2250～2383m,平均值2320±20m。考虑到末次冰盛期后地壳上升20m,当时雪线的实际高度为2300±20m,冰盛期的雪线降低值为10⁸0±100m。晚冰期北坡和西坡的雪线高度分别为2490m和2440m,平均值2465m,考虑新构造运动后的雪线实际高度2454m,降低值926±100m。长白山新构造运动（LGM上升约20m,晚冰期上升约11m）在末次冰盛期以来对冰川发育的影响不明显。     

东亚沿海山地末次冰期冰川与环境

对东亚沿海山地末次冰期冰川发育的气候条件、构造背景、冰进时序、发育规模等研究表明,台湾山地保存着3期冰川作用遗迹,冰川的最大前进规模发生在MIS3b阶段,其规模大于MIS2阶段;日本山地冰期系列齐全,包含了末次冰期的早(MIS4)、中(MIS3)、晚(MIS2)3个阶段的冰进,其规模是MIS4/3阶段大于MIS2阶段;而长白山存在2期冰川作用的遗迹,即末次冰盛期(MIS2)和晚冰期.在相似的冬雨(雪)型季风影响区,冰川发育的时序与规模也有一定不同,反映出在大气候背景下的区域性差异,在东亚季风影响范围内,末次冰期的环流变化在各地也很不一致.最新推算的现代理论雪线自北(日本)向南(台湾)依次递增,范围是2750～4245 m,除日本北部的高纬地区雪线降低值400 m之外,末次冰盛期(LGM)的雪线降低值在800～1300 m之间,平均值1000 m左右.东亚沿海山地冰川发育与新构造运动密切相关,更新世山体的快速抬升为冰川发育的内因,如台湾山地在末次冰期的MIS3b阶段,山体的抬升量约为250 m,对山体的高度和雪线变化有很大影响.     

基于JUNO卫星WAVES仪器波动数据的木星磁层哨声波分析研究

等离子体波的空间分布在木星磁层高能电子动力学过程中起着重要的作用.现有大多数对木星磁层哨声波的观测仅限于|λ|≤15°的磁纬范围内,但是最新的JUNO卫星WAVES仪器提供的波动数据使得更高纬度、更广区域范围内的等离子体波动分布研究成为可能.本文通过对JUNO卫星WAVES仪器数据进行分析处理,详细研究了木星磁层哨声波的空间分布特性.观测表明,存在位于高LJ、高磁纬的木星磁层哨声波,它们广泛分布于距木星中心距离35～75个木星半径、磁纬为|λ|≤30°的空间区域.分析研究发现,WAVES仪器观测的木星磁层哨声波幅度一般为几个pT,远小于地球磁层哨声波的强度.木星磁层哨声波幅会随着LJ的增大缓慢增加,也会随着磁纬的减小趋向平缓变化.基于以上观测事实,本文利用指数幂函数分别拟合得到木星磁层哨声波幅随LJ和磁纬变化的经验模型.该模型将有助于精确理解哨声波对木星磁层高能电子动力学过程的重要影响.