青藏高原—沙漠的陆—气耦合及对干旱影响的进展及其关键科学问题

作为世界第三极的青藏高原,是对全球天气气候影响最为显著的自然地貌之一.其巨大陆表深入对流层中部,热力效应直接作用于大气,不但形成了亚洲气候格局,甚至会导致北半球乃至全球气候变异.在青藏高原北部分布着北半球中纬度面积最大的沙漠群,与包括青藏高原在内的其他下垫面相比,沙漠具有地表反照率大、土壤热容量小、含水量低等特点,是地球系统中重要的感热源,同样对全球和区域能量平衡及气候变化和变异具有重要作用.青藏高原及其北部广阔沙漠区域——两种重要的陆地系统组成了全球独有的共生地理单元,它们之间的陆—气耦合必定通过某种过程相互关联.干旱是全球常见且危害极为严重的自然灾害,中国是全球干旱发生最为频繁的国家之一,特别是在中国北方,在气候变化大背景下,干旱也呈多发、加重的趋势.干旱成因复杂,始终是国内外相关领域研究的难点和热点.那么,从高原—沙漠共生地理单元的陆—气耦合过程出发,通过何种机制作用于我国北方干旱的形成和演变?这是一个值得探究的前沿论题.梳理了近年来青藏高原大气科学研究和包括沙漠地区的干旱半干旱陆面过程研究的最新进展,从中凝练出青藏高原和北部沙漠之间的陆—气耦合过程对我国干旱影响研究的关键科学问题,以期对开展相关探索的科技工作者有所帮助.     

人类活动对1961～2016年长江流域降水变化的可能影响

人类活动造成的温室气体浓度增加对气候变化的加剧做出了贡献,降水作为重要的气象要素和水循环组成部分,人类活动对其时空变化特征的影响也是当下研究的重要课题。本文以长江流域为例,利用1961～2016年CN05.1逐日降水数据和20世纪气候检测归因计划（C20C+D&A Project）中CAM5.1-1degree模式的逐日降水结果,分析了人类活动对长江流域年降水量及三个极端降水指数时空变化的影响。结果表明:包含人类活动及自然强迫因素的现实情景（All-Hist）的模拟结果与观测结果较为相近。All-Hist情景下的多试验集合平均结果对长江流域降水的模拟能力较为可靠。通过对比两种情景下模拟的长江流域降水量时空变化特征发现:考虑人类活动影响后,长江流域平均降水相对于仅考虑自然强迫情景下时呈现减少趋势,且减少趋势随时间推移加剧;极端降水受人类活动的影响随时间呈现出的增加趋势有所削弱;对平均降水及极端降水变化趋势的影响存在空间差异性,其中受人类活动影响最严重的是上游中部、东南部及中下游东南部地区,均呈现减少趋势;但在长江上游西南部极端降水受人类活动影响显著增加,需要加强该区域洪涝预防工作。另外,人类活动对平均降水的减少贡献最大的时段为2000～2009年,影响最明显季节为秋冬两季;人类活动对极端降水的影响与降水的极端程度成正相关,降水极端性越强,受人类活动影响的变化程度更大,且空间分布上的差异性也更加显著。     

磁化率和密度对中国大陆科学钻探主孔100～2000 m岩石类型的判别

为查明磁化率和密度对于中国大陆科学钻探工程(CCSD)主孔100~2000m岩性的响应和判别特征,利用SPSS10.0统计分析软件进行了判别分析.研究结果显示,岩石的密度和体积磁化率主要受岩性的控制.采用迫入法建立全模型,对CCSD主孔100~2000m井段岩心的岩性判别率达84.8%.其中,蛇纹石化橄榄岩、正片麻岩、副片麻岩、榴辉岩、角闪岩和退变质榴辉岩的判别率分别为100%、87.1%、89.7%、89.6%、96.7%和63.7%.该研究表明,密度和磁化率可以为超高压变质岩石的岩性鉴别和区分提供定量约束,有利于地球物理探测成果和测井资料的准确解析.同时,本文也是SPSS统计分析软件在超高压变质岩石类型判别方面的一个应用实例,对于其他岩石类型的判别分析具有借鉴意义.     

城市居住单元环境质量的高分辨率遥感评价方法研究

高分辨率遥感影像由于其较高的空间分辨率使得在居住单元的尺度上进行城市环境质量的遥感评价成为可能。所研究的评价方法在选取传统的环境评价指标如绿地景观结构参数、建筑容积率参数基础上,提出了平均可视面积、影像地物交替复杂度以及山体、水体、绿地、道路等外界地物影响力等指标,进一步研究了相关指标的分析方法。最后采用模糊评判的方法得到各参数指标的评判矩阵,进一步获得各居住单元综合指标评价的最终结果。使用厦门市QuickBird遥感影像进行了相关评价方法的实验,对8个典型居住单元的环境评价实验研究表明,利用高分辨率影像进行城市人居环境质量评价是一种成本较低、简便可行的方法。     

陕西镇安西口石炭系-二叠系界线剖面综合地层学研究

对中国海相石炭—二叠系界线典型剖面陕西镇安西口剖面进行了生物地层、层序地层、磁性地层、事件地层多学科综合研究。在石炭—二叠系界线附近建立了4个牙形石生物带,自下而上依次为Streptogna-thoduselegantulus带,S·elongatus带,S·gracilis带和S·isolatus带。将研究区石炭—二叠系界线置于S·isolatus带的底界,较以带Pseudofusulinakrotowisphaeroidea-Dunbarinella(PD)带的底界为标志确定的石炭—二叠系界线层位低3·3m。在西口剖面上石炭统逍遥阶至下二叠统隆林阶,以初始海泛面作为层序界面,识别出12个四级层序(大体相当于副层序组),构成5个Ⅱ型三级层序。这5个三级层序及其对应的海平面变化与贵州独山、罗甸纳水、紫云扁平剖面同期地层中三级层序及海平面变化旋回之间显示出较好的对应关系。除下杨家河阶外,其余各阶的底界,包括逍遥阶、上杨家河阶、范家河阶、垭口阶及隆林阶的底界,基本上都位于沉积相转换点或其附近,即层序地层及海平面变化旋回的关键界面或其附近。表明这5个三级层序的关键界面与年代地层界线的关系相当密切。碳酸盐岩磁化率大小与碳酸盐岩微相存在一定的对应关系,显示相对海平面变化是控制碳酸盐岩磁化率大小的重要因素。另外,在重要地层界线附近常出现磁化率异常高值,说明碳酸盐岩磁化率可能作为地层划分对比的重要依据。西口地区晚石炭世逍遥期至早二叠世隆林期地层中可识别出两次明显的类辐射事件。第一次类辐射事件发生在Occidentoschwagerinaalpina-O·postgallowayi(OS)组合带底部,即下杨家河阶的底部。第二次辐射事件发生在Mccloudiaregularis-Par-aschwagerinafragosa-Robustoschwagerinaxiaodushanica(MPR)组合带底部,即范家河阶的底部。具有三级和三级以上隔壁的四射珊瑚动物群突然大量繁盛,代表四射珊瑚演化进程中一次重大变革。在陕西镇安石炭—二叠系界线附近,这个生物事件首现层位相当于类Pseudofusulinaurdalensi(PU)带下部,高于该带底界不到12m,以Xikouphyllum-Shaannanophyllum-Szechuanophyllum-Wentzellophyllum组合带为代表。在这个层位牙形石也发生了重要变化。各类地质事件记录出现的层位关系密切。在垭口阶底界各类地质事件记录吻合最好,隆林阶底界次之,然后是范家河阶底界。与上述3条界线相比,在镇安西口剖面上,以牙形石Streptognathodusisolatus的首现位置确定的石炭—二叠系界线事件地层特征不明显,既不是一个生物辐射演化面,碳酸盐岩磁化率变化也不太明显,在实际工作中不易使用。     

峨眉山地幔柱上升的沉积响应及其地质意义

研究表明西南地区峨眉山玄武岩下伏茅口组的部分缺失是峨眉山地幔柱的快速上升及其所形成的地壳穹状隆起造成的。对该地区中、晚二叠世沉积记录的研究也支持上述结论。通过野外实地地质考察和室内综合研究发现,西南地区峨眉山玄武岩之下零星发育一套碎屑岩系,其主要分布在穹状隆起的边缘。在隆起西缘盐源平川一带,为一岩性以砾岩、砂岩为主的低位水下扇;在隆起的东北缘普格、巧家、武定一带,峨眉山玄武岩之下发育一层砾石,主要为茅口组灰岩的灰岩质砾岩;昆明西山地区的灰岩质砾岩中灰岩砾石的磨圆较好,可能代表古河谷沉积。在茅口组顶部古剥蚀面上还零星可见一层厚几米至十几米残积相碎屑岩或底砾岩。上述碎屑岩系的厘定及对其空间分布和沉积环境的研究表明,上扬子西缘峨眉山玄武岩喷发前地壳发生快速穹状抬升,碎屑岩是峨眉山地幔柱上升造成的沉积响应;地幔柱的上升还造成上扬子中、晚二叠世区域岩相古地理的突变和隆起区古喀斯特的形成。这些为峨眉山大火成岩省地幔柱形成机制提供了进一步佐证,同时深化了对晚古生代上扬子西缘构造的认识。     

南海西沙海槽地区的海底热流测量

为了解南海西沙海槽区的地热特征,利用Ewing型地热探针在该区开展了地热测量,并利用TK04热导率仪测量了相关站位表层沉积物样品的热导率,获得了7个站位的热流数据。结果表明,研究区7个站位的热导率变化范围为0.88~1.06 W/m.K,平均为0.96 W/m.K,地温梯度变化范围为85~120℃/km,热流值变化范围为83~112 mW/m2,平均达到95 mW/m2。分析表明测量结果与20世纪80年代中美合作在西沙海槽的地热测量结果一致性较好,说明研究区仍具有高热流特征,推测高热流特征可能与本区高热背景、莫霍面埋深较浅、断裂发育、晚期岩浆活动和基底起伏等有关。     

南黄海辐射沙洲附近海域悬浮体的研究

对2003年春季(3—4月)和秋季(9月)南黄海辐射沙洲附近海域的悬浮体样品进行了空间分布特征、有机无机组成、粒度特征及其季节变化分析。结果表明:(1)2003年春季研究区内悬浮体浓度要普遍高于秋季的悬浮体浓度。悬浮体浓度最高值区位于长江口-老黄河口之间的近岸区。陆源物质为主的无机组分是悬浮体的主体成分,特别是在近岸浅水区和接近海底的底层水中尤为突出;(2)研究区海水中的悬浮体主要来源于辐射沙脊区(老黄河-长江复合三角洲)沉积物再悬浮;(3)悬浮体分布是风浪、潮流及沿岸流等多种因素综合作用的结果,而风浪和潮流是影响本区悬浮体分布的主要因素,巨大的风浪和强大的潮流造成辐射沙洲海底的沉积物再悬浮、搬运和再沉积,并在苏北沿岸流的作用下向沙洲外缘输运。     

海洋生态监测站建设指南的标准化构建

为指导我国海洋生态监测站的建设,加速推进海洋生态系统长期、定点、持续监测的网络化、规范化建设进程,本研究提出了海洋生态监测站建设指南标准化构建的总体设计理念。通过分析国内外各类长期生态监测网络的建设现状和经验,论述了我国海洋生态系统长期定位监测的研究现状和存在的问题,以及进行海洋生态监测站建设指南构建的重要意义、构建原则、构建目标,并且对海洋生态监测站建站的原则、流程、建设内容与运行维护和管理等方面提出了建设指导,以促进海洋生态监测及其网络体系的健康有序发展,提升海洋生态系统监测预警能力和研究水平。     

2000—2015 年伊犁河谷植被覆盖时空变化特征

利用 2000—2015 年的 EOS／MODIS 数据,采用趋势分析、Hurst 指数、变异系数法对伊犁河 谷植被时空变化及未来趋势进行分析,结果显示：空间分布上,伊犁河谷植被覆盖度呈北部、南部、 东部偏高,西部、中部偏低的分布特征;时间变化上,2000—2015 年,伊犁河谷植被覆盖度波动减 小,减速为 6.25%·(10 a)^-1;区域分布上,伊犁河谷植被表现为低波动变化,波动程度中等以及下占 73.16%,波动程度高的区域占 26.84%。未来预测表明,伊犁河谷植被覆盖呈退化趋势,其中,持续 退化的面积占 57.55%,持续改善的面积占 13.51%。