天文气候学10万年问题的研究

为了研究第四纪晚更新世(约100万年前到2万年前)古气候的周期变化以及在轨道尺度上气候系统对太阳辐射的响应,本文发展了适合于非线性非平稳数据的分析方法即经验模态分解(EMD),对太阳辐射古气候记录进行了分析,进而重新认识了地球轨道周期变化影响下的太阳辐射的气候意义.研究结果表明,太阳辐射中偏心率的影响是相当大的,而不是以前认为的不到1%的影响,至少它是和太阳辐射的黄赤交角,岁差波段的信号是可以相比拟的.     

柴达木盆地东部三湖地区四系米兰柯维奇旋回分析

自然伽马曲线包含丰富的地质信息,能够很好地反映由气候变化引起的地层旋回.本文采用频谱分析对柴达木盆地三湖地区第四系自然伽马测井曲线进行了系统分析.作为频谱分析方法之一的快速傅里叶变换能够将自然伽马曲线从时间（深度）域转换为频率域,然后分析每一个峰值频率的波长及其相互之间的比率关系,寻找那些波长比率与米兰柯维奇周期比率相同或相似的频率,从而捕获高频旋回信息.研究结果表明第四系地层中很好地保存了高频的米兰柯维奇旋回,这样的沉积旋回主要由地球轨道的周期性变化而导致的古气候变化引起的.偏心率周期引起的地层旋回厚度变化范围在92.00~115.00 m之间,黄赤交角引起的地层旋回厚度变化范围在24.55~63.43 m之间,岁差引起的地层旋回厚度变化范围在16.8~26.35 m之间.黄赤交角和岁差是影响该区米兰柯维奇旋回的主要因素,其中岁差的影响最大,而偏心率的影响最小.     

气候变化的天文理论

地球气候变化在１０～１００ｋａ（千年）的时间尺度上表现出规则的周期性,它们主要受轨道日射变化控制,并能被很精确地计算到几百万年。根据Ｍｉｌａｎｋｏｖｉｔｃｈ创立的天文理论,轨道变化是通过改变日射的季节分布和纬度分布来影响气候的。黄赤夹角４１ｋａ的周期改变日射的纬度分布,而气候岁差以１９ｋａ和２３ｋａ的两个周期改变日射的季节分布。作为对轨道日射变化的响应,全球气候在１０～１００ｋａ的时间尺度上按照气     

新的引潮位完全展开

Doodson进行引潮位展开时的原始数据采自Brown及Newcomb表,其黄赤交角系采用1900年1月1日之值。目前Brown系数已重新计算,黄赤交角每世纪相对变化5×10^{-4;地球轨道偏心率每世纪相对变化25×10-4。由此引起的潮波振幅长趋势变化已可辨别,这就是所谓潮波振幅的时间依赖问题。作者采用EJC表及2000.0年的黄赤交角和地球轨道偏心率数值,重新用计算机演绎了引潮位展开式,解决了时间依赖问题。文中给出了属于J2000.0系统的引潮位完全展开表。}     

灾害预报与鸡西煤矿瓦斯爆炸事件

2002年上半年,伴随着厄尔尼诺现象的日益加剧,全球性重大自然灾害频繁发生.6月20日发生在中国黑龙江省鸡西煤矿的瓦斯爆炸事件和6月22日发生在伊朗的强烈地震,时间恰逢月亮近地潮的6月19日和太阳潮半日形变最大值的夏至的6月21日附近,是地球形变和排气较强烈的时段.据国内外有关资料,月球与地球发震有关系的重要条件是“近地点兼朔、望”以及各大行星特定位置的配合,张元东称之为“特殊天象组合期”[1];郭增建等提出,月亮赤纬角或太阳黄赤交角最大时地球形变和排气最强烈[2～5].在此期间,中国各种大的突发性灾难,如空难、海难、火车事故、矿…     

南海西部越南岸外晚第四纪黏土矿物记录: 物源分析与东亚季风演化

南海西部越南岸外MD05-2901孔晚第四纪450 ka以来黏土矿物和氧同位素的高分辨率分析表明, 伊利石、绿泥石和高岭石含量表现出明显的冰期-间冰期旋回变化, 而蒙脱石含量呈现频率更高的周期性变化. 物源分析表明, MD05-2901孔黏土矿物中的蒙脱石主要由巽他陆架及其主要源区印度尼西亚岛弧提供, 伊利石和绿泥石主要由湄公河和红河提供, 而高岭石则主要由珠江提供. 高岭石/(伊利石+绿泥石)比值的变化显示强烈的100 ka偏心率周期, 指示了冰盖驱动的冬季风演化; 而蒙脱石含量的高频变化除了具有冰盖驱动的41 ka斜率周期以外, 还具有23和19 ka岁差周期、以及13 ka半岁差周期, 指示了热带驱动的夏季风演化. 东亚冬季风的演化基本上与冰期-间冰期旋回一致, 冰期时强盛, 间冰期时明显减弱; 而夏季风的演化则与北半球低纬夏季日射量吻合较好, 日射量高时强盛, 低时减弱. 研究认为, 高纬冰盖和低纬热带分别驱动了晚第四纪东亚冬季风和夏季风的演化, 反映了东亚季风演化的双重和独立的驱动机制.     

岁差章动极移对轨道根数的影响

基于岁差章动和极移的理论模型,以及卫星受摄运动的高斯方程,本文研究了岁差章动和极移对开普勒轨道根数的影响.除了定性分析的理论推导外,本文还根据定性理论公式给出了定量的计算分析,从而获得了卫星轨道解析理论中处理岁差章动极移所需要的理论依据.岁差章动对开普勒轨道根数的影响是比摄动力低一阶的,极移的影响是低二阶的.因此对于一阶轨道解析理论,岁差章动和极移的影响全部是二阶的从而可以忽略不计.对于卫星轨道二阶解析理论,仅一阶摄动力需要考虑岁差章动的影响,其余可以全部忽略不计.由于只有地球扁率摄动是一阶的,所以只有地球扁率摄动J_2项需要考虑岁差章动的影响.在定轨时间段小于三天时,岁差章动在这期间的变化量是二阶,所以可以把岁差章动的影响看成是不变的.本文结论对解析定轨具有指导意义.     

地球扁率对天体引潮力影响的计算与分析

高精度天体引潮力计算中需要考虑地球扁率的影响.由DE421历表计算得到太阳系各个天体在GCRS中的坐标,基于天球参考系经典的岁差章动转换方法、IERS 2010规范推荐的转换参数以及IERS发布的EOP 08C04数据模型,在综合考虑影响天体坐标转换的各种因素(框架偏差、岁差、章动、地球自转、时间尺度转换、极移)改正后,得到天体在ITRS中的坐标,并由此计算得到1962年至2015年间地球扁率对各天体引潮力位和引潮力影响的具体数值.计算结果表明:地球扁率对天体引潮力的影响,对月球来说不超过1.8898×10~(-11) ms~(-2)(1.8898 nGal),对太阳来说不超过0.0018×10~(-11) ms_(-2)(0.0018nGal),对其他天体来说可完全忽略不计.地球扁率对月球、太阳引潮力影响的变化周期与相应天体的运行周期一致.     

南沙ODP1143站有孔虫同位素变化对地球轨道驱动的响应

1143站5 Ma有孔虫稳定氧、碳同位素记录揭示了南海南部上新世至更新世气候变化在斜率和岁差周期上对地球轨道驱动的线性响应. 赤道太平洋地区频繁爆发的厄尔尼诺现象可能与氧、碳同位素相对于地球轨道驱动呈相反相位相关. 北极冰盖在3.3 Ma的扩张可能影响了气候变化100 ka周期的发展, 它的进一步扩张可能导致该周期成为晚更新世冰期旋回的主要周期. “中更新世转型”事件对南沙海区同位素变化的影响具有局限性. 1143站有孔虫的碳同位素在长偏心率周期上与地球轨道驱动高度相关, 且在短偏心率周期上领先于氧同位素的变化, 这进一步突显了碳循环在全球气候变化中的重要地位.     

杜达教授作“谱震级与震源参数”学术报告

1987年3月13日上午,西德汉堡大学地球物理学教授杜达(S.J.Duda),在云南省地震局作了题为“谱震级与震源参数”的学术报告。杜达教授介绍了中国新疆南部1985年8月23日地震、墨西哥1985年9月19日地震和阿留申群岛1986年5月7日地震谱震级的研究工作,给出了这几次地震的震级谱,即用4个不同的时间窗(12.8秒、25.6秒、51.2秒、102.4秒)取出在10个倍频程上与周期相关的震级谱。以之对地震产生的能量密度进行更为精确的定量。     

从相位差探讨更新世东亚季风的驱动机制

南海南部ODP1143站和北部ODP1144站的深海有孔虫氧碳同位素、蛋白石和孢粉记录第一次揭示了更新世轨道尺度上东亚季风演变与轨道驱动及全球冰量变化的关系. 1143站和1144站的Globigerinoides. ruber δ¹³C、蛋白石百分含量、松类花粉(Pinus)和草本花粉的百分含量均表现出很强的偏心率、斜率和岁差周期. 1143站的G. ruber δ¹³C与地球轨道参数(ETP = 正交化的偏心率+正交化的斜率-正交化的岁差)在偏心率、斜率和岁差周期上都相关, 然而大部分的相关关系都集中在岁差周期上; 其他的季风替代性指标与ETP只在岁差周期上相关. 这说明更新世热带地区的气候变化主要受地球轨道的岁差控制. 东亚季风替代性指标与有孔虫δ¹⁸O曲线的对比以及它们之间的交叉频谱分析表明, 更新世全球冰量变化对东亚季风至少是东亚冬季风产生了重大的影响, 这与印度季风的驱动机制显然不同. 东亚季风, 至少是东亚冬季风在岁差周期上的演化, 部分地受控于地表的感热对太阳辐射的响应, 也受控于南海表层海水的潜热对太阳辐射的响应.     

内核地球自转动力学理论的研究进展(Ⅴ)——地球自转耦合运动方程组

本文是序列文章的第五篇,其内容包括：基于连续介质力学的基本理论,在考虑到地球的自引力、液核对核幔边界的压力和外部引潮力的作用下,严格地给出了地幔的角动量方程.利用前文的有关结论,进而给出了整体地球自转的动力学方程和内核地球模型的地球自转耦合运动学方程组.本文顾及了高阶岁差章动力矩对地球自转的影响,因而在理论上扩展了文献〔1〕给出的理论模型.本文的理论对进一步研究在高阶岁差章动力矩作用下的内核地球章动是非常有意义的.     

40 ka以来青藏高原的4次湖涨期及其形成机制初探

40 ka来青藏高原现在封闭湖区至少经历了4次显著的湖泊扩涨期. 40~28和9.0~ 5.0 kaBP湖涨期是高原暖湿气候时段的产物, 分布范围最广, 湖涨最为显著; 其产生于岁差周期高太阳辐射阶段, 强劲的夏季风形成的丰沛降水是造成湖涨的主要原因. 40~28 kaBP湖涨期, 高原湖域浩瀚, 河湖串联, 湖泊呈现40 ka以来的最高最大湖面. 19~15和13~11 kaBP期间, 高原湖泊扩涨存在区域性, 前者同高原冷湿气候与季节性冰融水增加有关, 后者则与末次冰消期冰融水与夏季风降水增加有关. 造成湖涨期表现形式与环境机制复杂多样的原因, 是北方冷气候事件, 特别是Heinrich事件叠加在由岁差周期太阳辐射变化驱动的夏季风强弱变化背景之上, 高原阶段性冷湿与暖湿环境及其由此形成的高原冰融水阶段性增加的结果.     

安徽巢湖早三叠世印度期旋回地层研究

安徽巢湖平顶山西剖面印度期地层由一系列多级泥岩/灰岩岩性旋回组成. 以野外剖面岩性变化观察为基础, 辅以岩石磁化率的功率谱分析和小波分析方法, 识别出与米兰柯维奇天文周期对应的短偏心率和岁差旋回, 但倾角周期在本区表现不明显. 在印度期地层中共识别出12个短偏心率周期, 56个岁差周期. 据此旋回分析, 推算出印度期地质时限约为1.1 Ma, 对应的地层平均沉积速率(成岩压实后)约为3.7 cm/ka. 沉积速率曲线表明当时的沉积环境较为稳定. 如果将二叠系-三叠系界线年龄值确定为252.6 Ma, 可推算出印度阶-奥伦尼克阶界线的年龄值为251.5 Ma.     

过去640ka亚洲季风变化的多尺度分析

高分辨率、高精度定年的石笋δ~(18)O记录现已扩展到640ka,这为研究亚洲季风多尺度特征与驱动机制提供了新的契机.基于经验模态分解法(EMD),文章分析了该序列的轨道和千年尺度的特征、贡献及其控制因素.在轨道尺度上,四个主要周期(11.6、23.3、42.4和95.5ka)对石笋δ~(18)O记录的贡献率为76.3%,其中岁差和半岁差周期的贡献率分别为31.1%和30.7%.交叉谱分析显示,显著的半岁差周期信号与南北半球30°太阳辐射极大值变化(BHI)的半岁差周期基本吻合,由此认为低纬降雨和温度变率对半球间低纬太阳辐射放大响应,进而影响亚洲季风的强度变化.在千年尺度上,分别有5ka和1～2ka的显著周期,大致对应于经典的Bond和Dansgaard-Oeschger旋回.海洋沉积和石笋记录交叉谱分析显示,二者在千年尺度上的变化呈现出强烈的相关性,特别是5ka周期稳定贯穿两个记录始终且信号明显,说明5ka周期是中晚更新世以来冰期-间冰期旋回的特征周期,可能是全球冰盖和太阳辐射共同作用的结果.     

中国地球物理学会第二十三届年会纪要

中国地球物理学会第二十三届年会于2007年10月19日至23日在山东省青岛市召开,到会692人．10月19日上午在青岛大学国际学术交流中心举行了大会开幕式,由中国地球物理学会副理事长张永刚同志主持,理事长王水致开幕词,他指出年会是每年地球物理学会的重头戏,希望本届年会在学术交流、为经济发展服务及为会员服务方面取得进展．参与开幕式的领导与嘉宾有中国地调局副局长钟自然、青岛大学校长夏临华、中国冶金地质总局山东局局长李洪喜和胜利油田石油管理局副局长张善文等．     

古今气候略论

自2009年入冬以来北半球经受了创记录的严寒侵袭,联合国IPCC报告的权威性受到质疑。地球气候变化趋向陷入纷争的境地。从地质学和考古学的视角,以更长的时间周期去认识和了解气候变化规律和成因机制,或许对将来气候的长期预报有所启示。地球在漫长的演化史中经历了以千万年计的＂地质气候旋回＂、千百年计的＂史前气候周期＂及近现代以百年计的＂世纪气候波动＂。不同级次的周期均为内在自然因素所制约,CO2含量在地球演化史中趋于波动下降过程,当代的CO2浓度和气温均处于地质史的低点。人类活动可能在百年尺度内存在对气候和生态环境的影响。自20世纪初开始至今近百年升温趋向中,令人关注的是在中国曾有1941年、1969年、2009~2010年之交极度低温的出现,＂低温节点＂时距约为30~40年,似与海洋存在数十年为变化周期之说相近。由此引发对人为因素导致持续增温的质疑。2009年入冬以来的严寒是否为近百年升温波动周期的终结抑或只是次级的突变因素所致,尚有待观察。但自然因素主导的周期波动规律不可逆转,不能被未经实证而被夸大了的＂人为因素＂所左右。     

西秦岭北缘断裂带新活动特征

在本文中，作者在近几年进行的大比例尺活断层地质填图工作的基础上，介绍了西秦岭北缘断裂带晚第四纪以来活动的基本待征，研究了该断裂带的空间展布情况、几何学和运动学特征、断层活动速率、古地震与地震重复周期等。结果表明，该断裂带自第四纪以来由压性逐渐演变为左旋扭动，其水平滑动速率为２．１－２．８ｍｍ／年，垂直滑动速率为０．４－０．７ｍｍ／年，地震复发周期约为５０００年。     

论地球内外动力系统支配的板块突跃式运动的周期律

本文应用国际地质对比计划组织对海平面研究结果,把海平面升降与板块构造运动联系起来进行分析研究,提出地球内外动力系统支配的板块运动规律,即第四纪200万年期间板块运动的平均速率公式为:U_h=(A+n·k)Td。由此可得到板块运动的跳跃周期,并可用以解释全球地震活动的周期。     

"青藏高原地质过程与环境灾害效应"学术讨论会会议简况

由中国地质学会地质力学专业委员会、第四纪地质专业委员会与中国地质调查局水文地质环境地质部、中国地震学会地震地质专业委员会发起的"青藏高原地质过程与环境灾害效应"学术讨论会于2005年11月21-23日在北京召开.