Conditional nonlinear optimal perturbation: Applications to stability,sensitivity, and predictability

Conditional nonlinear optimal perturbation (CNOP) is a nonlinear generalization of linear singular vector (LSV) and features the largest nonlinear evolution at prediction time for the initial perturbations in a given constraint. It was proposed initially for predicting the limitation of predictability of weather or climate. Then CNOP has been applied to the studies of the problems related to predictability for weather and climate. In this paper, we focus on reviewing the recent advances of CNOP’s applications, which involves the ones of CNOP in problems of ENSO amplitude asymmetry, block onset, and the sensitivity analysis of ecosystem and ocean’s circulations, etc. Especially, CNOP has been primarily used to construct the initial perturbation fields of ensemble forecasting, and to determine the sensitive area of target observation for precipitations. These works extend CNOP’s applications to investigating the nonlinear dynamical behaviors of atmospheric or oceanic systems, even a coupled system, and studying the problem of the transition between the equilibrium states. These contributions not only attack the particular physical problems, but also show the superiority of CNOP to LSV in revealing the effect of nonlinear physical processes. Consequently, CNOP represents the optimal precursors for a weather or climate event; in predictability studies, CNOP stands for the initial error that has the largest negative effect on prediction; and in sensitivity analysis, CNOP is the most unstable (sensitive) mode. In multi-equilibrium state regime, CNOP is the initial perturbation that induces the transition between equilibriums most probably. Furthermore, CNOP has been used to construct ensemble perturbation fields in ensemble forecast studies and to identify sensitive area of target observation. CNOP theory has become more and more substantial. It is expected that CNOP also serves to improve the predictability of the realistic predictions for weather and climate events plays an increasingly important role in exploring the nonlinear dynamics of atmospheric, oceanic and coupled atmosphere-ocean system. Supported by National Basic Research Program of China (Grant Nos. 2006CB403606, 2007CB411800), National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 40830955, 40675030, 40505013), Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences (Grant No. IAP07202), and LASG State Key Laboratory Special Fund     

环渤海地区1961—2007年极端强降水时空变化特征

20世纪90年代以来,环渤海地区降水总量持续偏少,极端强降水和干旱缺水问题十分突出。利用环渤海地区60个台站1961—2007年逐日降水资料,应用百分位方法确定极端强降水阈值,分析了极端强降水量、降水强度和频率的空间分布及时间变化趋势。结果表明:环渤海地区极端降水强度大、频率高的地区与年降水量高值区相一致,说明极端降水量的多少影响年降水量;极端降水日数呈减少趋势,特别是京津冀中部地区减少显著;极端降水多发生在7月中旬到8月中旬,最高频次在7月下旬,近10年极端降水季节分配比较分散,很少出现每候25站次以上的极端强降水;间隔30d以上的极端强降水近年来增加明显。     

倾斜涡度的发展与云南冬季强降水

应用倾斜涡度发展理论,对云南的一次冬季强降水天气进行诊断分析。结果表明：强降水发生在θｅ 陡立密集区内;倾斜涡度发展和条件性对称不稳定是形成强降水的重要因子;大气的弱位势稳定和强斜压性有利于云南冬季强降水的发生。     

扬子克拉通东南缘新元古代陆缘弧型TTG的厘定及其构造意义

在扬子克拉通东南缘的江山-绍兴结合带沿线多处出露新元古代深成杂岩,以往被认为是沿扬子克拉通和华夏地块碰撞缝合带侵入的板内型深成岩类。本文选择其中的浙江金华罗店中酸性深成杂岩进行了系统的岩石学、年代学和地球化学研究,提出它们属TTG岩石组合,包括英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩组合(T1T2G1)和二长花岗岩-花岗岩组合(G2QM)两类,普遍以明显富集Rb、Ba、K、Pb等大离子亲石元素而强烈亏损Nb、Ta、Ti、P等高场强元素为特征,δCe为弱负异常或无异常,属典型的弧岩浆岩类。T1T2G1组合富钠贫钾,εNd(t)值=+2.6~+9.4,Mg#值为41.5~63.1,推断由玄武质俯冲板片脱水部分熔融而成,并受到地幔楔橄榄岩熔体的混染。G2QM组合与T1T2G1组合地球化学特征类似,但又明显富K2O(2.75%~5.08%)、LILE和LREE,低Mg#值(27.2~52.31)和εNd(t)值(+1.7~+2.0),应是T1T2G1源区继续部分熔融的产物,可能未受到明显的地幔楔橄榄岩混染。测得花岗闪长岩(G1)锆石SHRIMP U-Pb年龄为841±10Ma,奥长花岗岩(T2)锆石LA-ICPMS U-Pb年龄为793±13Ma,前人报道之花岗岩(G2)年龄为832±44Ma,结合上述地球化学特征,说明T1T2G1和G2QM组合是由新元古代古华南洋向扬子东南缘持续俯冲形成的。综合区域地质资料及前人研究结果,提出金华罗店与诸暨璜山、绍兴平水等地的深成杂岩共同构成了扬子克拉通东南缘一条长达200km的青白口纪(930~793Ma)陆缘弧型深成杂岩带,反映迟至793Ma前仍存在强烈的洋壳俯冲,扬子克拉通尚未与华夏地块发生碰撞拼合,且T1T2G1-G2QM组合的出现指示洋壳俯冲正处于早-中期阶段。     

NaCl—H_2O溶液包裹体的密度式和等容式及其应用

由于含盐类包裹体不能应用现有的状态方程求解,作者根据实验数值,采用最小二乘法等,得到含盐度(wt%)≤25的NaCl-H_2O溶液包裹体的密度式和等容式。只要测定出包裹体的均一温度和含盐度,代入密度式,即可计算包裹体中的流体密度。再由此密度、含盐度的等容式,进一步可求得包裹体的形成温度和压力。最后,作者列举了三个实例。     

基于新浪微博的省域出游驱动力空间分布特征

信息化社会下的旅游流空间分布特征是一个全新的研究视角。从中国大陆31个省份中选取69个A级景区,利用新浪微博,获取省域范围内的粉丝分布情况。从总体、区域和主要出游地区3个方面,提取省域出游驱动力的空间分布特征。在微博用户的关系视角下,全国出游驱动力分布呈现明显差异,广东、北京两地在出游驱动力方面遥遥领先;通过省份-景点微博关系矩阵构成的出游驱动有向流发现,和东部地区的联系几乎占了全国出游驱动流的全部,而全国旅游接待的分布却相对均衡;最后,还发现了5个主要的聚类出游地区,并分析其特征。     

中国分省地质灾害图集与主要地质灾害类型

本文阐述了中国分省地质灾害图编图的意义，编图原则和方法，通过分省地质灾害图集的编制和大量资料的综合分析，提出了我国主要地质灾害类型的分类方案，论述了我国地质灾害发育的基本特点与发展趋势。     

色那金矿石英二长闪长岩锆石U-Pb年龄与地球化学特征及其对成矿背景的约束

色那金矿是西藏多龙矿集区内发现的一个浅成低温热液型金矿点,其成岩成矿时代一直缺乏精确的年代学约束。对该金矿石英二长闪长岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、主-微量元素分析和Sr-Nd同位素组成研究,首次获得了多龙矿集区色那金矿赋矿岩石的成岩时代。石英二长闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为（122.0±1.8）Ma,代表岩浆的结晶年龄。石英二长闪长岩具低硅（57.26%~58.88%）、高铝（16.58%~17.50%）、富镁（2.65%~2.98%）特征,铝饱和指数（A/CNK）为0.93~1.09,富集轻稀土元素（LREE/HREE=6.28~7.25）,δEu为0.85~1.05,富集大离子亲石元素Rb、U、La、Sr、Sm,亏损高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf等,相对于原始地幔具高Sr\[(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i=0.705 023~0.705 453\]、低Nd\[ε_Nd(t)=-0.18 ~ 2.43\] 的同位素组成和古老的Nd同位素二阶段模式年龄（T_DM2=0.78~1.03 Ga）,属于偏铝质-过铝质岛弧型花岗岩。多龙矿集区色那金矿早白垩世末岩浆活动与成矿作用很可能是班公湖-怒江洋向北俯冲诱发洋壳物质部分熔融,并有少量俯冲沉积物（3.1%~5.1%）和幔源岩浆参与部分熔融混合形成母岩浆,再经一定程度的分异结晶作用和接触交代作用而形成。     

华南燕山晚期构造-岩浆事件与成矿作用——来自广西大瑶山龙头山金矿床的地球化学约束

广西贵港大瑶山成矿带位于华南东南沿海成矿带西南端,对矿带内龙头山金矿黄铁矿化斑岩进行定年的结果为96.1±3.0 Ma,与区域内邻近的平天山侵入岩体(96.2±0.4 Ma)相同.龙头山矿床的Sr同位素组成与其锆石的REE特征表明,成矿作用伴随有大量的流体参与;矿化斑岩与区内侵入相岩石相同的形成时代以及矿化斑岩中锆石C...     

湖北寒武系牛蹄塘组页岩气成藏条件与综合评价

牛蹄塘组是湖北省重要的海相页岩气层系之一,对其深入研究有助于预测资源潜力并指明勘探方向.利用露头及探井资料对区内牛蹄塘组的储层特征、资源潜力等进行了研究.结果表明,牛蹄塘组依据岩性组合可以分为一段和二段,鄂西宜昌?恩施、神农架西侧深水陆棚相以及鄂东南盆地边缘相富有机质页岩厚度大,TOC含量高,以硅质类页岩为主,页岩气成藏物质基础良好.气显较好的地区集中分布在鄂西黄陵背斜东南缘,分析认为较弱的变形、有效的顶底板和适中的热演化是牛蹄塘组页岩气富集成藏的关键.除宜昌局部地区具有勘探开发前景外,秭归、鹤峰等地区仍值得探索,鄂东南及鄂西北地区由于构造变形和岩浆活动强烈,保存条件极差,基本无页岩气勘探前景.