中国近海海表温度变化的极端特性及其气候特征研究

本文基于1982–2017年日再分析数据,分析了中国近海海表温度变化的极端特性、历史演变、空间格局及可能影响,并探讨了与全球变化和区域气候变率的关联性。近30多年来,中国近海海表总体升温明显,尤以春季长江口附近及以南的外部近岸海域升温最为显著,线性升温速率高达0.2°C/(10 a)。相比而言,沿岸海域对气候变暖暂缓的响应可能更为明显;极端高(低)温强度以显著增强(减弱)为主,尤以春(夏)季幅度最大。沿岸海域春季极值温差增强显著,易通过物候变化引起生物迁移和赤潮等生态灾害突发、频发;北部海域极端事件持续天数大于南部,其中,黄海、东海极端高温持续天数增加显著,可能对渔业资源产生较大影响。受气候变暖暂缓影响,极端低温持续天数亦显著增加;极端高温在长江口附近,台湾海峡和南海北部等海域累积频次上升显著,未来极端海洋热浪事件可能持续增加,将对南海珊瑚礁等产生较大影响。极端低温累积频次以显著降低为主。然而长江口及以南沿岸极端低温在冬春季增强明显,可能对红树林等产生一定影响;太平洋年代际振荡(PDO)暖位相期间,ENSO暖事件得到增强,易引起中国近海海表极端低温的频发。北极涛动(AO)正位相时,限制了极区冷空气向南扩展,中国近海海表极端高温频次趋于增加,其危险性增强。     

中国东部气温极端特性及其气候特征

基于百分位等统计方法构建极端气候指数,分析中国东部气温极端特性变化的时空格局和趋势特征,探讨其与全球变暖和区域气候变率的关联性。结果表明,近60 a来,中国东部长期增暖趋势明显,高纬度北方地区和冬、春季节气温对全球变暖响应最为显著;相比于日最低气温,日最高气温上升趋势不明显,黄河与长江之间部分地区日最高温度出现下降趋势。全域日较差总体亦呈减小趋势;与日气温极值的平均状况和气候趋势相一致,极端低温事件强度下降趋势明显,黄河以北及东南沿海地区减弱显著。极端高温事件强度增加趋势并不明显,黄淮地区出现减小趋势;年霜冻日数和冰冻日数以及寒潮持续期的长期变化趋势以减少为主。高温热浪的持续期则以增加为主;中国东部极端气温事件频次与强度的演变格局存在同向一致性。极端低温影响指数的分布呈现北部大于南部、内陆大于沿海地区的特征,全域以一致性下降趋势为主,特别是东部沿海降低最为明显。另外,春季极端低温的影响指数大于冬季,且未有明显减小趋势。极端高温的影响指数增强趋势不明显,地区差异较大,指数的大值区影响增强的趋势显著。相比于强度,极端气温事件频次对全球气候变化的响应更为敏感。同时,副热带高压、南极涛动和北极涛动等区域性气候变率可能是调控中国东部极端气温事件形成和演化的重要因素。     

乌兰布和沙漠降水入渗补给对气候变化的响应

为探究地下水补给对气候变化的响应,以乌兰布和沙漠为例,基于氯质量平衡法,通过野外打钻和室内离子分析,重建区域地下水补给历史和短时间尺度的气候变化过程。结果表明：降水对沙漠地区的地下水补给非常小,对比周边地区记录发现,地下水补给呈现出由西向东逐渐增大的趋势,且一定程度上反映出贺兰山对季风气流的阻挡作用,在相关季风较弱年份,贺兰山西侧降水补给弱于东侧。过去600年来本地区的气候波动大,1455-1500 AD、1600-1650 AD是气候较为干旱的时期,18世纪末至19世纪初是环境演化一个重要的时间界限,自此以后的漫长时间,干旱化进程进一步加剧,尤其是1920-1930 AD,区域极端干旱。本研究也验证了处于季风边缘沙漠地区降水入渗补给对气候变化所呈现出的响应差异。     

冀西北坝上地区石墨矿成矿模式及找矿模型

通过分析冀西北坝上地区石墨矿地质背景、含矿带、矿体、含矿建造、变质变形及混合岩化特征,总结得出该区石墨矿的成矿特征。通过对比区域典型石墨矿床与同一成矿带相邻石墨矿床的地质特征,结合区域大地构造演化规律,总结了石墨矿的成矿模式。按照“三位一体”找矿理论,总结了石墨矿的成矿地质体及构造特征,构建了石墨矿综合找矿模型。该区石墨矿呈似层状赋存于红旗营子岩群含石墨变粒岩中,矿带分布受大型复式褶皱控制,含矿建造的沉积时代为古元古代早期,变质成矿时代为古元古代中期,变质程度为角闪岩相,成因类型为区域变质型。该区为浅覆盖区,“低阻-高极化”物探异常是重要的地球物理找矿标志,地质-物探-钻探相结合是石墨找矿快速、有效的手段。     

汶川地震区地壳速度相对变化的环境噪声自相关研究

2006年中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室在川西地区(100°E～105°E, 26°N～32°N)布设了由297个宽频带地震台组成的密集流动地震观测台阵.本文利用川西流动地震台阵29°N以北地区的137个台站2007年1月至2008年10月的连续三分量地震环境噪声记录,研究了汶川地震震前震后地壳速度变化特征.借助川西台阵的密度优势,我们针对单台三分量噪声自相关函数和单台不同分量间的互相关函数,利用互谱移动窗技术,在0.33～1 Hz频带范围内测量了经过50天滑动平均的相关函数与长时间平均参考相关函数的走时变化率,进而求得地壳浅部速度随时间的相对变化,并得到其空间分布特征.本文结果表明,利用环境噪声自相关方法可以得到与互相关方法基本一致的同震速度变化分布图像,同震速度变化分布与同震体应变具有明显相关性.具有更高空间分辨率的噪声自相关研究进一步发现,在鲜水河断裂和龙门山断裂交汇区存在同震速度增加区,这个区域与同震库伦应力变化和地表形变观测预测的周边断层库伦应力增加区一致.我们的研究发现,同震库伦应力增加效应的持续时间大约为2个月左右,在此之后,区域应力场逐渐恢复为普遍的应力下降.     

川西龙门山及邻区地壳上地幔各向异性地震P波走时层析成像研究

经典的地震层析成像假定介质为各向同性,通过走时反演确定地球介质的非均匀结构,得到的仅是近似地球模型。如果各向异性较强时,应用基于各向同性假设的层析成像算法,可能导致错误的结果。非均匀与各向异性效应是耦合的,如果仅考虑非均匀效应则各向异性结构可能映射到非均匀结构中造成非均匀速度结构的误差,反之亦然。因此,高分辨率的走时层析成像必须同时考虑非均匀和各向异性两种效应。同时反演非均匀和各向异性结构(即各向异性层析成像),不仅可以获得可靠的各向同性速度结构,同时可以确定各向异性结构。相对于S波偏振分析,体波走时方法基于不同的数据集,能提供独立的地震各向异性观测证据。利用地震走时层析成像方法同时研究介质的非均匀性和各向异性,对于认识地球的结构及动力学过程都具有非常重要的意义。     

贺兰山至吉兰泰盐湖的水化学特征及演化规律

在对吉兰泰盐湖南部地下水化学组分特征分析的基础上,利用PHREEQC软件对水文地球化学演化规律进行模拟研究。结果表明,从贺兰山西侧山前到吉兰泰盐湖,水化学类型由HCO-3型过渡到Cl-—SO2-4型、最后变为Cl-型;Ca2+、Mg2+与SO2-4相关分析表明发生石膏溶解出的Ca2+置换了MgCO3中Mg2+,从而产生了CaCO3沉淀的水岩反应,而白云石、石膏、岩盐、CO2(g)的溶解是常量离子增加的物质来源,同时伴有强烈的蒸发浓缩作用及阳离子交换作用。特别是深层地下水具有较高的mNa/Cl值与较低的mCa/Na值,表明发生强烈的阳离子交换作用,这对认识吉兰泰盐湖地区及干旱区沙漠地区水体发生的水岩相互作用与演化机制具有借鉴作用。     

接收函数曲波变换去噪与偏移成像

增强接收函数偏移图像的垂向分辨率意味着提高参与叠加的接收函数的频率,但是采用高频接收函数通常伴随着对接收函数质量和参考速度模型的更高要求.通过叠加处理可去除部分接收函数中的随机噪声干扰,但同一台站的接收函数之间经常存在难以通过简单叠加消除的噪声信号.压制接收函数随机噪声的干扰可加强成像效果和提高图像分辨率,对推进叠加偏移成像质量的提高有重要的实际意义.本文利用在川西地区布设的31个流动台站所记录的远震波形数据,使用曲波变换去噪后信噪比增强的接收函数进行共转换点叠加(CCP),获得沿北纬31°线下方800km深度范围内速度间断面图像.研究结果表明:(1)对接收函数进行曲波变换去噪,可压制随机噪声,增强转换震相的追踪性,提高数据信噪比;(2)通过去噪处理,大幅提高接收函数用于偏移成像的主频率;(3)偏移结果确认了接收函数反演得到的松潘和川滇块体下方具有厚度约10～20km的过渡性Moho的认识;(4)上地幔过渡带的结果预示在龙门山断裂带以西的小范围内有可能存在下地壳或上地幔物质的拆沉.     

一种快速稳健的标靶球定位方法

为解决点云配准中传统定位方法计算复杂、崩溃率有限等问题,提出一种快速稳健的标靶球定位方法。首先结合加权Hyper方法和截断最小二乘法LTS,引入截断参数;然后通过抽样得到子集,并最小化子集中点云的忠实距离平方和;最终得到快速稳健的估计球面参数。结果表明,该算法能够得到准确的球心坐标,与稳健总体最小二乘法和M估计法相比,该算法的崩溃率和计算效率显著提高。     

扬子板块西北缘碧口地块变形变质作用序列——松潘—甘孜造山带伸展垮塌事件的意义

碧口地块位于秦岭—大别、松潘—甘孜造山带与扬子板块的交汇部位。根据碧口地区各套地层构造变形样式的不同,将地层自下而上划分为三个构造地层单元：①新元古界基底杂岩,主要由新元古界碧口群火山岩系和横丹群浊积岩系组成,杂岩体核部变形较弱,边部发育韧性剪切变形,并以一条由超糜棱岩带组成的基底拆离断层为顶界,与上覆地层分隔。基底杂岩经历了蓝片岩相到硬柱石钠长石绿泥石相的变质作用。②古生界中间韧性流变层,由志留系—泥盆系的糜棱岩或千糜岩组成,岩层中发育多期构造面理（S1、S2、S3）和典型的固态流变构造,变质程度普遍达中绿片岩相。③中生界沉积盖层,包括碧口地块以北的三叠系关家沟组和小面积出露的侏罗系—白垩系,以脆性破碎带和小型脆性断层构造为主。拆离断层与各套构造地层中的韧性剪切和流变构造一同反映了区域性上盘向SSE剪切的几何学和运动学特征,证实了碧口地区中生代206~154Ma伸展垮塌事件的存在,从而建立了碧口地块的隆升模式。研究结果表明,松潘—甘孜在中生代造山作用后的区域伸展作用下形成了拆离断层和中地壳韧性流变层,造成了地层缺失和地壳减薄,基底杂岩在造山带的腹陆隆升并露出地表。