中国黄土颜色变化的控制因素和古气候意义

选择位于黄土高原东南缘的渭南剖面和中部的西峰剖面末次间冰期以来的黄土-古土壤序列,研究了黄土颜色（亮度和红度）变化的时空特征及其主要控制因素。结果表明,黄土的亮度变化主要与铁氧化物、有机质、碳酸盐的含量有关,三者的影响依次减弱,而红度变化则主要受控于铁氧化物的种类和含量。值得注意的是,渭南剖面的红度变化与亮度和磁化率记录在Ls／S1过渡时段明显不一致,表明单一的磁化率或颜色指标（红度）在重建夏季风强度时都有一定的局限性。尽管磁化率和红度变化受控的铁氧化物不同,但两者都同风化成壤关系密切,本文综合考虑两个指标,通过对磁化率和红度标准化,提出一个新的Stack指标,用于反演末次间冰期以来夏季风的演化,为深入理解东亚夏季风演化尤其是倒数第二次冰消期夏季风的增强特征提供了新的线索。     

Probabilistic multi-model ensemble prediction of Indian summer monsoon rainfall using general circulation models: A non-parametric approach

Probabilistic prediction has the ability to convey the intrinsic uncertainty of forecast that helps the decision makers to manage the climate risk more efficiently than deterministic forecasts. In recent times, probabilistic predictions obtained from the products from General Circulation Models (GCMs) have gained considerable attention. The probabilistic forecast can be generated in parametric (assuming Gaussian distribution) as well as non-parametric (counting method) ways. The present study deals with the non-parametric approach that requires no assumption about the form of the forecast distribution for the prediction of Indian summer monsoon rainfall (ISMR) based on the hindcast run of seven general circulation models from 1982 to 2008. Probabilistic prediction from each of the GCM products has been generated by non-parametric methods for tercile categories (viz. below normal (BN), near-normal (NN), and above normal (AN)) and evaluation of their skill is assessed against observed data. Five different types of PMME schemes have been used for combining probabilities from each GCM to improve the forecast skill as compared to the individual GCMs. These schemes are different in nature of assigning the weights for combining probabilities. After a rigorous analysis through Rank Probability Skill Score (RPSS) and relative operating characteristic (ROC) curve, the superiority of PMME has been established over climatological probability. It is also found that, the performances of PMME1 and PMME3 are better than all the other methods whereas PMME3 has showed more improvement over PMME1.     

中更新世以来松嫩平原夏季风演化:来自哈尔滨黄土的磁化率、地球化学和总有机碳记录

哈尔滨黄土位于松嫩平原东北部,处于欧亚大陆中纬度干旱—半干旱地带的东部边缘,是季风和非季风区的过渡地带,对季风气候的变化非常敏感。然而,由于沉积档案露头的缺乏,使得该地区的气候变化研究极为薄弱。为此,我们对哈尔滨黄土进行了磁化率、总有机碳（TOC）和地球化学测试,并结合小波分析,对松嫩平原中更新世以来的夏季风演变及其控制机制进行研究。结果表明,中更新世以来松嫩平原的夏季风演化分为两个阶段：1） 460～180 ka时期,哈尔滨黄土较低的化学风化程度和TOC值指示了弱的夏季风强度;另外,在此时期还存在3个次一级的夏季风的微弱增强,叠加在夏季风强度偏弱这一大趋势之上。2） 180 ka～至今,哈尔滨黄土—古土壤序列的磁化率、化学风化程度和TOC值呈现出逐渐增大的趋势,表明东亚夏季风强度逐渐增强。通过哈尔滨黄土与邻区赤峰黄土和黄土高原洛川黄土的磁化率和粒度综合对比分析,表明松嫩平原首先响应间冰期夏季风主导的温度升高及降水增加带来的气候变化,但这种响应的持续时间偏短;哈尔滨黄土记录了360～340 ka和280～250 ka两次显著的夏季风减弱的气候现象,这是全球气候和区域环境变化综合作用的结果。小波分析结果表明,哈尔滨黄土—古土壤序列磁化率小波变换的主导周期为98 ka（100 ka）,结合海平面温度、全球CO₂浓度、60°N太阳辐射量、深海氧同位素综合对比分析,表明松嫩平原夏季风演化主要受全球冰量驱动;36 ka和44 ka（40 ka）倾角周期以及最低振荡29 ka周期的出现,表明倾角驱动的低纬太阳辐射变化对松嫩平原夏季风起到微弱调控作用,而岁差驱动的低纬太阳辐射变化对松嫩平原影响较小。     

中国大陆科学钻探主孔100-2000m岩心的磁化率各向异性及其地质意义

在常温常压条件下获得了中国大陆科学钻探(CCSD)主孔331块岩心的磁化率各向异性(AMS)数据,并建立了主孔100—2000m的体积磁化率和AMS连续剖面。数据统计分析显示,主孔100—2000m岩心的磁化率(κ)介于1．05×10-4SI和0．12SI之间,几何平均值为1．855×10-3SI;磁化率各向异性度(Pj)介于1．04和2．10之间,几何平均值为1．155。该井段出露的主要岩石类型有榴辉岩、退变质榴辉岩、角闪岩、正片麻岩、副片麻岩和蛇纹石化橄榄岩,它们的垂向分布特征控制着磁化率剖面的变化。主孔的超高压变质岩石在折返过程中普遍经历了强烈的角闪岩相退变质作用的改造。其磁化率特征也发生相应的改变。蛇纹石化橄榄岩具有很高的磁化率(8．58×10-2SI)和各向异性度(1．335)。这主要源于橄榄岩蛇纹石化过程中产生的大量磁铁矿。榴辉岩、退变质榴辉岩和角闪岩代表榴辉岩从新鲜到完全退变质的三个阶段,它们的磁化率和磁化率各向异性度分别为榴辉岩(1．28×10-3SI、1．077)、退变质榴辉岩(3．19×10-3SI、1．206)、角闪岩(1．02×10-3SI、1．104)。正片麻岩的磁化率和各向异性度分别为5．34×10-3SI和1．167。副片麻岩的磁化率和各向异性度分别为3．46×10-4SI和1．150。对58个变形岩石的AMS测试结果显示,其磁化率椭球体的主轴方向与岩石组构基本一致,即最大磁化率主轴κ1平行矿物线理,最小磁化率主轴κ3垂直岩石面理。同时,这些变形岩石的AMS椭球体多呈现明显的压扁状特征,反映超高压变质岩石在折返过程中处于强烈挤压变形的构造应力环境,为苏鲁超高压变质板片的挤出折返模式提供了佐证。该研究成果也为超高压变质岩石地区磁学研究、地球物理调查和测井成果的解释提供了重要的实验约束。     

超高压变质作用过程中的流体-岩石相互作用——中国大陆科学钻探工程主孔（0～2050m）岩心的氧同位素证据

中国大陆科学钻探工程主孔位于苏鲁超高压变质带南部的东海地区。该钻孔0～2050m井段钻遇的岩石主要是榴辉岩、正片麻岩、副片麻岩和石榴石橄榄岩。激光原位氧同位素研究表明，变质矿物的δ^18O值具有显著的不均一性，从-6．8‰变化至 7．5‰。空间上看，从近地表至1000m深度δ^18O值逐渐降低，向更深处又逐渐升高。位于钻孔1100～1600m深度之间的正片麻岩是新元古代花岗岩体，该岩体的侵入为表壳岩与低氧同位素大气降水之间的水-岩交换作用提供了热源，并导致岩体附近的围岩发生了最强烈的水-岩蚀变，因此具有极低的氧同位素值。研究还显示，在厘米尺度内，大多数超高压变质矿物之间具有平衡的氧同位素组成，所获得的超高压峰期变质温度为700～882℃，与矿物之间的主元素交换温度计获得的结果基本相同。超高压变形与变质分异、高压退变质作用及其伴生的局部流体活动可能是造成超高压变质矿物氧同位素不平衡的主要原因。研究进一步证明，超高压变质岩原岩的异常低氧同位素特征在大陆板块的俯冲与折返过程中得以较好保存，在超高压变质前期、同期和后期均没有大规模的透入性流体活动发生。与围岩呈构造接触关系的石榴石橄榄岩具有正常地幔岩的氧同位素成分，它很可能是构造侵位到俯冲带之间的地幔楔状体，并不具有与表壳岩相同的前超高压变质历史。