西藏参考作物蒸发蒸腾量的时空变异规律

根据西藏高原区38个气象站点自建站到2006年的逐日气象观测资料,利用FAO-56标准Penman-Monteith公式计算各站逐日参考作物蒸发蒸腾量(ET₀)。重点分析了7个站点逐日、逐月ET₀年内变化规律,采用Mann-Kendall法对其月际和年际ET₀进行趋势检验;利用Kriging插值及Surfer8.0空间分析功能,得到西藏高原区年ET₀均值的等值线图,分析了全区年ET₀均值的空间分布特征。结果表明:昌都、林芝和那曲的逐日ET₀在年内变化曲线基本一致,呈现单峰抛物线形状,拉萨、泽当和日喀则的逐日ET₀年内变化趋势基本一致,6～9月变化曲线呈现较快的下降趋势,狮泉河的ET₀呈现单独变化趋势;所有站点的逐月ET₀年内变化规律与逐日ET₀相同,最大值均出现在6月份,最小值出现在12月份;日喀则各月及干湿季ET₀的Mann-Kendall检验大多呈现显著的降低趋势,其次是泽当,呈现增加趋势较多的是林芝;全系列年ET₀均值Mann-Kendall检验呈现降低趋势的站点偏多;西藏高原区年ET₀均值具有东部和中南部高,东北部和东南缘低的空间分布规律。     

Angstrom公式参数对ET0的影响及FAO建议值适用性评价

作为计算太阳总辐射(R_s)的主要公式,Angstrom公式参数(a、b)的合理取值是计算参照腾发量(ET₀)的重要前提。针对FAO所提出的a、b建议值(a=0.25、b=0.5)在中国无辐射观测资料地区被大量使用,而其合理性尚未得到系统评价的情况,基于中国104个地面站的观测数据,在逐月时间尺度上,讨论了a、b变化对ET₀的影响,分析了a、b的地区分布规律,评价了FAO建议值所导致的ET₀计算误差,进而阐明了该建议值在中国7个区域的适用性。提出了无辐射资料情况下a、b的地区综合取值方法。主要研究结论是:①参数a、b偏差对ET₀的计算有重要影响,在中国无资料地区采用FAO建议值将导致较大的太阳总辐射(R_s)和ET₀计算误差。②大多数站点,a的率定值较FAO建议值明显偏小,而b的率定值明显偏大。新疆地区和华南地区a、b率定值分布比较集中,而在其它区域比较分散。③FAO建议参数值在东北、西北和新疆3个区域计算ET₀的适用性较好,而在西南和华南两个区域的适用性很差,计算的ET₀偏高较大。④提出的地区综合取值方法,能使R_s和ET₀的计算精度较FAO建议值显著提高。     

黑河中游地区湿草地蒸散量试验研究

干旱区湿草地蒸散量的估算对区域草地生态环境建设、草场的科学管理和湿地保护等具有重要的意义.但目前为止,对湿草地蒸散的观测和研究非常少.以气象观测资料为基础,采用不同的方法估算了黑河中游湿草地的参考作物蒸散量(ET₀),并对5种方法计算结果进行了对比.结果表明,除Priestley-Taylor法外,其余几种方法计算结果十分接近,相关性好.用FAO Penman-Monteith公式计算结果对ET₀的变化作了分析:在一个完整年度内,试验地ET₀为1193.9mm,日均3.26mm·d^-1.在牧草不同生长季节,ET₀变化剧烈,非生长期、生长初期、生长中期、生长末期分别为0.92mm·d^-1、2.13mm·d^-1、5.33mm.d^-1和2.52mm·d^-1,其蒸散量分别占全年蒸散总量的7.85%、5.02%、70.90%和16.23%.ET₀在2月中下旬迅速增大,4月增大幅度最大,此后进一步增大直到7月达到最大,随后逐步减小,在11月中旬随着牧草生长期的结束降至年最低值.确定了牧草非生长期、生长初期、生长中期、生长末期的K_c分别为0.30、0.40、0.90和0.88,计算的牧草地年实际蒸散量为962.0mm,日均2.63mm·d^-1.     

ET0计算公式的最新进展与普适性评估

通过对ET₀计算公式研究进展的总结,分析了在世界上三个时期比较有代表性的计算蒸发腾发量(ET₀)的主要公式:修正Penman(MP)公式、Penman-Monteith(PM)公式及标准ASCE-PM公式;以20世纪90年代末期和21世纪初期世界上最新的19个用Lysimeter实验值率定ET₀计算值的实验成果为基础,对于不同气候条件下ET₀计算方法的普适性分析评估认为:虽PM公式应用效果较好的地区较多,但也有不少地区效果欠佳,MP等公式在一部分地区较好,PM与MP公式并非普适性的,要特别关注标准ASCE-PM公式,总之,这类半理论(半经验)公式均有一定的地区性。仅通过MP、PM公式的计算比较,不能简单地评定哪种公式最优或哪种公式计算ET₀值大(或值小),应针对不同地理及气候条件,要经Lysimeter的实验结果才能进行率定比较。文中也对今后研究提出相应建议,有助于ET₀计算公式学科的深入研究。     

近60年来东北地区参考作物蒸散量时空变化

利用东北地区106个站点1951～2007年的逐日气象资料,采用Penman-Monteith公式计算得到各站点的逐日、逐年ET₀,并通过反距离插值得到逐年ET₀及多年平均ET₀网格数据,最后通过墨西哥帽小波变换、Mann-Kendall检验、REOF、倾向率等方法探讨了全区平均ET₀及多年平均ET₀的时空变化特征。研究结果表明:①全区平均ET₀总体上表现较小幅度的增长趋势,其倾向率为3.89 mm/(10a),分别在1982、1953年取得最大、最小值;②在8-16年时间尺度上,全区平均ET₀的周期振荡非常明显,期间经历了"少→多→少→多"4个循环交替过程,其中又以8～10年周期内的振荡最为强烈;③多年平均ET₀在600～1160 mm之间,空间分异明显,其总体分布特征为:南高北低,西高东低,从东北向西南逐渐增加,等值线呈半环状;④从倾向率来看,ET₀增加、减少的面积比例分别为72.61%、26.39%,其中嫩江的增加趋势最明显,倾向率为30.6 mm/(10 a),叶柏寿的下降趋势最明显,倾向率为-24.4 mm/(10 a)。     

基于进化神经网络的参考作物腾发量预测

利用遗传算法的全局空间寻优功能和BP网络映射能力强的优点,建立了以遗传算法确定最优网络结构的进化神经网络(GA-ANN)模型,用来预测参考作物腾发量(ET₀).设计多组数字实验处理,研究了输入因子间相关性对模型预测准确性的影响,并验证了最优网络模型结构,即预测ET₀的理想GA-ANN模型中以日平均气温、日照时数及日序数为输入因子.实例分析表明,该模型克服了BP网络输入层、隐含层节点确定的盲目性,适应性强,精度高,可用于ET₀预测.     

海河流域ET0演变规律及灵敏度分析

根据国家气象站1956-2000年逐日气象资料,采用Penman-Monteith公式和灵敏指数法,分析了海河流域潜在蒸发蒸腾(ET₀)的演变规律及与气象要素的灵敏关系。结果表明:全流域45年ET₀呈下降趋势,但年际间呈现4个阶段;逐旬呈倒"V"字型,61.6%集中于4月中旬到8月上旬。在空间上,年和旬值呈现上游小下游大。通过ET₀与气象要素演变的比较及灵敏性分析发现,全流域年ET₀演变与年均风速、日照时数以及短波辐射相似,与温度相反。旬ET₀演变与旬平均温度、实际水汽压、日照时数以及短波辐射相似,但对各要素的灵敏系数以短波辐射最大,其它要素则随时空变化,且彼此的灵敏系数相差较大。分析表明在气象要素的综合作用下,造成全流域ET₀降低的主要原因可能在于短波辐射、日照时数的变化。     

基于天气预报的参考作物腾发量LS-SVM预测模型

利用最小二乘支持向量机(LS-SVM)方法,建立了基于天气预报的参考作物腾发量(ET₀)的预测模型.对广利灌区1997~2006年逐日气象信息中的天气类型和风速等级进行量化后,以不同天气预报信息作为输入量,建立10种验证方案,对2007年的逐日ET₀进行预测.经验证,方案1~方案7精度均令人满意,其中方案1精度最高.方案1的输入量为气温、天气类型、风速等级3项的预测值,该方案的模型预测值与计算值的统计参数分别为:均方根偏差E_RMS为0.5182 mm,相对偏差E_R为0.1878,决定系数R2为0.864 8,认同系数I_A为0.966 9,回归系数R_C为0.9867;方案7精度亦较好,且以上指标统计参数依次为0.6576 mm、0.2332、0.986 6、0.774 7及0.986 6,该方案输入量只有气温项,实用性很强.     

金沙江河谷灌溉需水转折趋势分析

基于元谋、宾川、东川、祥云、楚雄及昆明等6个站1960-2000年的逐月气象数据及作物种植、农业耕作等资料,采用Mann-Kendall法和R/S分析法研究了金沙江干热河谷近40多年来的干湿变化及农业灌溉需水量转折变化趋势。结果表明,整个河谷内降水量增加、日照时数减少,气温却出现升高和降低两种趋势,气温在干热河谷内为下降,但在龙川江、鱼泡江、普渡河等支流的上游地区呈升高趋势,但ET₀都显著降低,干湿指数、水稻及农业综合灌溉需水定额也都呈普遍下降的趋势;金沙江河谷及支流上游的气象因子、ET₀、干湿指数、水稻灌溉及农业综合灌溉定额系列的转折变化集中在20世纪70年代末~80年代初、80年代末~90年代初两个时段,在降水量最小的宾川站,对气候变化的响应更为敏感。     

利用数字岩心技术评价含黏土砂岩导电模型

黏土附加导电性使得岩石导电机理复杂化,影响了测井解释中饱和度计算的准确性。随着石油勘探的发展,测井解释研究者针对特定地区和储层条件的饱和度求解提出了多种导电模型。本文基于贝雷砂岩的数字岩心,构建多种含黏土的砂岩数字岩心,利用有限元方法模拟岩心饱和水时的电导率C₀,并将数值模拟C₀与5种模型计算C₀对比,分析各种导电模型的适用情况。结果表明,黏土体积分数越小,黏土的阳离子交换容量越小,岩石孔隙度越大,公式计算C₀越接近数值模拟C₀。Doll公式和Indonesia公式计算C₀与数值模拟C₀接近,基本适用于不同孔隙度、黏土体积分数和阳离子交换容量的情况。     

Calibration and spatial modelling of daily ET<Subscript>0</Subscript> in semiarid areas using Hargreaves equation

Evapotranspiration is difficult to measure and, when measured, its spatial variability is not usually taken into account. The recommended method to estimate evapotranspiration, Penman-Monteith FAO, requires variables not available in most weather stations. Simplified but less accurate methods, as Hargreaves equation, are normally used. Several approaches have been proposed to improve Hargreaves equation accuracy. In this work, 14 calibrations of the Hargreaves equation are compared. Three goodness of fit statistics were used to select the optimal, in terms of simplicity and accuracy. The best option was an annual linear regression. Its parameters were interpolated using regression-kriging combining Random Forest and Ordinary Kriging. Twelve easy to obtain ancillary variables were used as predictors. The same approach was used to interpolate Hargreaves and Penman-Monteith-FAO ET₀ on a daily basis; the Hargreaves ET₀ layers and the parameter layers were used to obtain calibrated ET₀ estimations. To compare the spatial patterns of the three estimations the daily layers were integrated into annual layers. The results of the proposed calibration are much more similar to Penman-Monteith FAO results than those obtained with Hargreaves equation. The research was conducted in south-east Spain with 79 weather stations with data from 01/01/2003 to 31/12/2014.     

Hargreaves公式的全局校正及适用性评价

Hargreaves公式是计算参考作物腾发量(ET<,0>)最为简便的经验公式之一,但目前对于该公式在不同气候类型区域的适用性及误差影响因素尚缺乏系统评价.在月时间尺度上,以Penman-Monteith公式计算的ET<,0>为基准值,利用洗牌复合形进化算法(SCE-UA),在中国105个气象站对Hargreaves公...     

青藏高原拉萨地体北部的前寒武纪变质作用及构造意义

青藏高原南部拉萨地体中分布的角闪岩相至麻粒岩相变质岩一直被认为是前寒武纪变质基底,但并没有获得可靠的年代学证据。本文运用原位锆石U-Pb定年方法,在拉萨地体北部那果地区的变质岩中获得了约720Ma的变质年龄,从而证明拉萨地体北部在新古元代经历了角闪岩相变质作用和近同期的岩浆作用。基于这一成果和在拉萨地体中、南部高级变质岩中陆续获得的中、新生代变质年龄,对拉萨地体变质作用的时、空变化及其成因进行了初步探讨。     

Geochemistry,detrital zircon geochronology and Hf isotope of the clastic rocks in southern Tibet: Implications for the Jurassic-Cretaceous tectonic evolution of the Lhasa terrane

In order to reconstruct tectonic evolution history of the southern margin of Asia (i.e., Lhasa terrane) before the India-Asia collision, here we present a comprehensive study on the clastic rocks in the southern Lhasa terrane with new perspectives from sedimentary geochemistry, detrital zircon geochronology and Hf isotope. Clasts from the Jurassic-Early Cretaceous sedimentary sequences (i.e., Yeba and Chumulong Formations) display high compositional maturity and experienced moderate to high degree of chemical weathering, whereas those from the late Early-Late Cretaceous sequences (Ngamring and Shexing Formations) are characterized by low compositional maturity with insignificant chemical weathering. Our results lead to a coherent scenario for the evolution history of the Lhasa terrane. During the Early-Middle Jurassic (∼192-168Ma), the Lhasa terrane was speculated to be an isolated geological block. The Yeba Formation is best understood as being deposited in a back-arc basin induced by northward subduction of the Neo-Tethys ocean with sediments coming from the interiors of the Lhasa terrane. The Middle Jurassic-Early Cretaceous Lhasa-Qiangtang collision resulted in the formation of a composite foreland basin with southward-flowing rivers carrying clastic materials from the uplifted northern Lhasa and/or Qiangtang terranes. During the late Early-Late Cretaceous (∼104-72Ma), the Gangdese magmatic arc was uplifted rapidly above the sea level, forming turbidites (Ngamring Formation) in the Xigaze forearc basin and fluvial red beds (Shexing Formation) on the retro-arc side. At the end of Late Cretaceous, the Lhasa terrane was likely to have been uplifted to high elevation forming an Andean-type margin resembling the modern South America before the India-Asia collision.     

拉萨地块中段查孜地区典中组火山岩锆石U-Pb年龄及地质意义

林子宗群火山岩是在青藏高原南部广泛发育的新生代火山岩,形成于新特斯洋闭合向印度-亚洲大陆碰撞过渡的背景下,其底部典中组火山岩的年龄对限定印度-亚洲大陆的碰撞时限具有重要意义.然而林子宗群火山岩的研究主要集中在拉萨地块东部林周盆地及其附近,其中部和西部的火山岩研究较少,系统的年代学研究则更少.对拉萨地块中段查孜地区的一条林子宗群典中组火山岩剖面进行了系统的锆石U-Pb年代学研究,获得了火山岩锆石U-Pb年龄分别为70.7±1.4 Ma、69.9±1.5 Ma、68.3±1.2 Ma.结合前人资料,对拉萨地块林子宗群火山岩年代学进行了区域对比,结果显示其底部火山岩的年龄沿东西走向存在一定的差别,中段年龄略早于东段和西段,表明印度-亚洲大陆碰撞中段略早于东部和西部.      

拉萨地块北部白垩纪多尼组火山岩的地球化学: 形成的构造环境

拉萨地块上广泛分布有中生代的岩浆活动, 研究它们对于认识特提斯构造域的演化和理解整个青藏高原的形成过程有着重要的启示.对出露于拉萨地块北部的白垩纪多尼组火山岩进行了系统的年代学以及元素地球化学研究, 达过和马跃乡地区的多尼组火山岩主体为酸性岩, 包括少量的玄武岩和玄武安山岩(中基性岩).火山岩的地球化学组成表明多尼组中基性岩具有高的Cr (平均为184×10-6) 和Ni (平均为43×10-6), 富集强不相容性元素Rb、Th、U, 而亏损Nb、Ta、Ti的特点, 显示明显的弧火山岩成分特征, 可能来源于具有较厚陆壳背境下的大陆边缘地幔楔的部分熔融; 而酸性岩具有相对高的SiO₂、K₂O、K₂O/Na₂O以及低的Mg# (最大值为32.4), 富集大离子亲石元素Rb、Ba以及Th、U、LREE等, 具有很高的Rb/Sr (1.06~4.47, 平均为2.73), 并且与拉萨地块南部林子宗群酸性火山岩具有非常相似的蛛网图曲线, 表明多尼组酸性岩与中基性岩可能来自不同的岩浆源区, 前者很可能来源于上覆地壳的部分熔融.通过对两个酸性岩样品中锆石的U-PbLA-ICPMS定年, 分别获得了116±1Ma和115±1Ma的年龄值, 显示多尼组火山岩形成于早白垩世中期.该地区多尼组火山岩形成的构造环境仍然存在两种可能性, 其一是新特提斯班公湖-怒江洋岩石圈向南俯冲导致了该火山岩的产生; 其二可能是早白垩世该地段的构造伸展作用导致加厚地壳的广泛部分熔融形成酸性火山岩, 并伴随陆下地幔的熔融事件产生的少量中基性火山岩.      

Crustal density structure from 3D gravity modeling beneath Himalaya and Lhasa blocks,Tibet

The Himalaya and Lhasa blocks act as the main belt of convergence and collision between the Indian and Eurasian plates. Their crustal structures can be used to understand the dynamic process of continent–continent collision. Herein, we present a 3D crustal density model beneath these two tectonic blocks constrained by a review of all available active seismic and passive seismological results on the velocity structure of crust and lower lithosphere. From our final crustal density model, we infer that the present subduction-angle of the Indian plate is small, but presents some variations along the west–east extension of the orogenic belt: The dip angle of the Moho interface is about 8–9° in the eastern and western part of the orogenic belt, and about 16° in the central part. Integrating crustal P-wave velocity distribution from wide-angle seismic profiling, geothermal data and our crustal density model, we infer a crustal composition model, which is composed of an upper crust with granite–granodiorite and granite gneiss beneath the Lhasa block; biotite gneiss and phyllite beneath the Himalaya, a middle crust with granulite facies and possible pelitic gneisses, and a lower crust with gabbro–norite–troctolite and mafic granulite beneath the Lhasa block. Our density structure (<3.2 g/cm³) and composition (no fitting to eclogite) in the lower crust do not be favor to the speculation of ecologitized lower crust beneath Himalaya and the southern of Lhasa block.     

西藏南部米拉山地区早侏罗世花岗岩地球化学特征及其地质意义

中南拉萨地块内部早侏罗世时期岩浆岩的成因差异对新特提斯洋的早期演化具有指示意义,本次工作选取位于洛巴堆－米拉山断裂带两侧的宗沃花岗岩体和仲达花岗岩体作为研究对象,进行详细的岩相学、年代学和全岩地球化学分析.锆石U-Pb定年结果分别为193.8±2.2 Ma和197.5±1.8 Ma,指示了区内的早侏罗世岩浆事件.宗沃花岗岩与仲达花岗岩样品均具有较高的SiO₂含量(69.80%~74.64%)与较低的A/CNK值(0.98~1.07),且富集轻稀土元素及Rb、Th、K等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素.全岩地球化学特征指示两处样品均属典型的Ⅰ型火山弧岩浆岩.结合前人的研究成果表明,中南拉萨地块内部的早侏罗世岩浆岩形成于新特提斯洋北向俯冲下的陆内弧环境.本次工作的研究结果结合区域内早侏罗世岩浆岩的全岩地球化学和同位素数据,指示南拉萨地块内早侏罗世岩浆岩主要来源于新生下地壳,而中拉萨地块内早侏罗世岩浆岩的岩浆源区存在着更多古老下地壳成分的加入.      

印度-亚洲大陆碰撞过程中新特提斯洋岩石圈的命运

印度-亚洲大陆碰撞之后的新特提斯洋板片的断离过程及其产生的岩浆作用一直是青藏高原南部地质研究中受到广泛关注但存在极大争议的问题.分析了青藏高原南部拉萨地块上新特提斯洋板片断离存在的问题,总结了目前用于限制板片断离过程的岩石学方法.对拉萨地块南部典型地区早新生代镁铁质岩石开展了详细的地质年代学、主微量元素和Sr-Nd-Hf同位素地球化学分析,厘定了~57 Ma和~50 Ma与新特提斯洋板片断离过程密切相关的两套岩石.~57 Ma的镁铁质岩石显示出高的Zr/Y和Ti/Y比值,不同于拉萨地块南部广泛分布的岛弧岩浆地球化学特征,表明它们形成于板内伸展背景下,很可能代表了新特提斯板片断离的开始.~50 Ma的镁铁质岩石为富闪深成岩,反映了印度-亚洲大陆碰撞后南拉萨地块岩石圈中的富水环境,暗示大洋板片断离后仍然持续释放流体至上覆岩石圈地幔中.结合拉萨地块上已有的镁铁质岩石的年代学和地球化学数据,重建了新特提斯洋在印度-亚洲大陆碰撞之后从初始撕裂至板片完全断离的全过程,即新特提斯板片在~57 Ma开始发生初始撕裂,随后以高角度俯冲并与印度大陆岩石圈脱离,导致中拉萨和南拉萨地块同时出现广泛的镁铁质岩浆作用,在~50 Ma大洋板片完全断离.拉萨地块内部岩石圈地幔地球化学组成存在极大的不均一性,中拉萨地块和南拉萨地块东部的局部地区存在古老的岩石圈物质组成,而南拉萨地块中部主要为亏损的岩石圈.拉萨地块内局部古老富集岩石圈可能受到新特提斯洋板片断离后深部地幔物质上涌的影响转变为新生的亏损岩石圈,这一过程很可能促进了拉萨地块的中酸性岩浆大爆发作用和大陆地壳生长.      

西藏拉萨地块的乐平统及其古地理意义

西藏拉萨地块乐平统以海相与陆相沉积并存为特征。海相乐平统含复体珊瑚Waagenophyllum、■类Reichelina和有孔虫Colaniella。陆相乐平统含两类植物群,一类发育于措勤盆地中北部地区,为舌羊齿植物群分子Glossopteris、Noeggerathiopsis、Phyllotheca和华夏植物群分子Pecopteris、Sphenopteris共生的混生植物群;另一类主要发现于改则县下岗江和昂仁县贡久布地区,以Lepidophylloides、Paracalamites、Pecopteris等华夏植物群分子为主。根据沉积层序分析,拉萨地块乐平世时表现为整体上升。藏南喜马拉雅特提斯带的乐平统以产有冈瓦纳型Glossopteris植物群、冷水型单体珊瑚Cyathaxonia和腕足动物群为特征,并且从曲布组到曲布日嘎组表现为海进的沉积序列。拉萨地块和喜马拉雅特提斯带乐平世在植物群、动物群以及沉积层序方面存在着本质的差别,因此,拉萨地块在晚二叠世已基本脱离位于冈瓦纳大陆北缘的喜马拉雅特提斯带。