中国中部全新世古地磁长期变和相对古强度研究

高分辨率的古地磁场长期变（Paleomagnetic Secular Variation,简称PSV）和相对古强度（Relative Paleomagnetic Intensity,简称RPI）研究是解决全新世湖泊研究定年难题的有效途径之一,也能为认识区域古地磁场的变化提供不可或缺的基础数据。然而,目前我国中部地区仍缺少年代序列可靠、时间分辨率在百年尺度的全新世PSV和RPI记录。先前的研究显示山西宁武公海全新世岩芯具有稳定的粉砂质粘土湖泊沉积,并通过25个（本文在全新世时段用到18个）陆生植物残体AMS ¹⁴C测年建立了可靠的高分辨率年代序列,为重建高质量的全新世PSV和RPI记录提供了良好条件。本文通过特征剩磁磁倾角的变化建立了PSV序列,利用磁化率（χ）、非磁滞剩磁（ARM）、饱和等温剩磁（SIRM）等环境磁学参数对特征剩磁强度（NRM_25mT）进行归一化,估算了RPI变化序列。结果表明,公海全新世湖泊沉积物的PSV和RPI记录与北半球其他湖泊和海洋记录具有较好的一致性,同时存在着显著的区域差异,可以作为我国中部地区湖泊沉积的对比曲线。

     

消除全空域效应:原理、装置与应用实例

如何消除"全空域效应"是电磁勘探中的难题,国内外学者试图从基础理论、数据处理、测线布设等方面入手来解决,但存在求解条件苛刻、计算繁杂、技术实现困难、成本高等问题.文中提出了用屏蔽装置直接消除全空域效应以逼近地面式测量的新思路,研制了相应的装置,给出了使用方法和应用实例,取得了良好的实践效果.     

我即我食vs.我非我食——稳定同位素示踪人体代谢异常初探

稳定同位素分析揭示古代（现代）人群的食物结构,其原理为"我即我食",即人体组织的稳定同位素比值,与其消化吸收转化而来的食物组分,存在着一一对应关系。然而,当人体代谢发生异常时,这种对应关系将被打破,产生"我非我食"现象。目前,探究"我非我食"与古代（现代）人体的健康之联系,已成为生物医学和生物考古界的研究热点。颇为遗憾的是,迄今为止,我国尚无学者对此有所关注。为此,本文以中国北方地区2名代谢性异常患者（直肠癌为例）头发样本为研究对象,通过对人发系列的C、N稳定同位素分析,追踪癌症患者头发同位素值的变化趋势,探讨其生理病理因素与稳定同位素之间的内在关系。研究结果显示：人发C、N同位素比值的变化,与其健康状况密切相关。在直肠癌发病初期,患者的δ13C与δ15N值均呈现出上升趋势,这可能是癌细胞代谢活跃、更多地利用机体中的14N和12C所致,或者与癌细胞具有未知的、独特的代谢途径相关。最后,详细阐述了"我即我食"和"我非我食"的区别和联系,并对如何在我国开展此领域的研究进行了展望。     

基于探地雷达解译的喀斯特坡地表层岩溶带空间分布特征研究

表层岩溶带作为喀斯特关键带区别于其他区域地球关键带的近地表岩土结构标志层,对于水分和养分下渗、赋存、滞留、植被水分养分利用等方面具有重要作用,是岩石-土壤-植被系统中生物地球化学过程最为活跃的关键地带。描述和认识表层岩溶带对认知喀斯特关键带结构信息、研究水土物质循环过程、揭示表层与地下水资源利用规律等方面具有十分重要的理论和现实意义。本文利用探地雷达技术,探测黔中高原黔西县东南部喀斯特坡地,共计测线35条,测点799个,提取表层岩溶带发育厚度并分析空间分布特征,得到以下结论：喀斯特高原峰丛地貌区表层岩溶带发育较好,发育厚度集中在2~8m之间,最深可达18.8m。表层岩溶带发育空间分布异质性强,坡地表层岩溶带厚度发育异质性变化强于坝地。地面物质组成和表层岩溶带发育厚度关系密切,坡地石质化比例提高,表层岩溶带发育较深,地面物质组成可作为高原型喀斯特坡地反映表层岩溶带发育程度的综合代用性指标。本次研究还指示了喀斯特坡地土地石质化是表层岩溶带地质历史时期不断溶蚀发育演化、土壤地质历史持续漏失的结果。表层岩溶带的发育为水土漏失提供了空间基础,水土漏失也进一步加剧了岩土界面的水岩反应过程,促进了表层岩溶带的进一步发育以及地表土体下沉、基岩裸露、土地石质化景观的出现。

     

稳定同位素示踪东北地区晚更新世真猛犸象的摄食行为

真猛犸象（Mammuthus primigenius）是晚更新世古北界最典型的动物之一,曾广泛分布于欧亚大陆和北美地区。了解真猛犸象的食物结构对探讨其演化乃至灭绝极具科学意义。目前,通过真猛犸象化石及伴生动物群的C、N稳定同位素分析揭示真猛犸象的食物结构,国际上已有不少报道,却缺少东亚地区的研究案例。为此,本文以黑龙江省大庆博物馆馆藏的东北地区晚更新世真猛犸象及伴生动物群的骨骼化石为研究对象,开展了包括真猛犸象、披毛犀、马科、牛科等9种33个个体的C、N稳定同位素分析。研究结果显示：在所有动物中,真猛犸象具有最高的δ¹⁵N值,高于植食和肉食动物。显然,与其他动物相比,真猛犸象具有独特的摄食行为,可能受到生态环境、生理特点、食粪行为等多个因素的影响。结合国际上已发表的关于真猛犸象化石的同位素数据,笔者发现：真猛犸象的食物来源较为稳定,食物专门化程度较高。由此可见,真猛犸象具有的独特摄食行为,可能是其不能很好适应更新世晚期环境和气候变化而造成灭绝的动因之一。

     

中国中世纪暖期温度年代际变化特征及成因分析

利用通用地球系统模式CESM的过去2000年气候模拟试验资料,在与历史气候重建资料、观测/再分析资料及其他模式模拟资料进行对比验证的基础上,分析了中国中世纪暖期（Medieval Warm Period,简称MWP）地表温度年代际变化特征并初步探讨了其成因。结果表明：在公元801~1250年的中国中世纪暖期期间,在年代际尺度上,中国地表温度EOF第一模态的空间分布为全区一致型,并且北部的变率大于南部,最大的变率中心位于中国东北部;EOF第二模态反映出研究区内南北反向的空间分布特征。40°N以北地区温度变化一致;40°N以南青藏高原-云贵高原-东南沿海地区与华北地区呈反相变化,最大的变率中心位于青藏高原东部。中世纪暖期地表温度EOF第一模态主要归因于太阳辐射的影响,火山活动也是影响因子之一;EOF第二模态主要受气候系统内部变率的影响,其他外强迫因子的影响较小。但是,温室气体、土地利用/覆盖两个外强迫因子对气候系统内部变率具有一定的调制作用。在中国,中世纪暖期太阳活动剧烈、火山活动较少,下垫面吸收更多的太阳短波辐射,地表净辐射通量增大,是中世纪暖期形成的主要原因。     

黄渤海表层沉积物环境磁学特征分类及物源诊断

黄渤海是我国东部陆架的重要组成部分, 基于黄渤海130个表层沉积物样品详细的环境磁学研究探讨了磁学特征分类及物源。按照黄渤海表层沉积物样品的S-300、SIRM/X与SIRM磁性参数特征, 将研究区表层沉积物分为4个类型: 类型1磁性矿物含量较高, 亚铁磁性矿物含量中等, 磁性矿物颗粒中等, 与黄河物质磁学特征极为相似, 这里沉积动力中等, 为中等水动力黄河沉积区; 类型2磁性矿物含量中等, 亚铁磁性矿物含量中等, 磁性矿物颗粒细, 与长江及黄河物质磁学特征较为相似, 水动力环境较弱, 为弱水动力黄河-长江混合沉积区; 类型3磁性矿物含量较低, 亚铁磁性矿物含量较低, 磁性矿物颗粒中等, 主要是该海域存在的残留沉积, 水动力中等, 命名为中等水动力残留沉积区; 而类型4磁性矿物含量高, 亚铁磁性矿物含量高, 磁性矿物粒级粗, 与长江沉积物具有相似的磁学特征, 沉积动力强, 命名为强水动力长江沉积区。以上四类沉积物具有不同的环境磁学和沉积环境特征, 从而可以帮助识别黄渤海沉积物的分布及物源信息。     

物候模型在气候定量重建中的应用

利用历史物候记录重建的气候变化过程为人类更准确地认识过去的气候变化特征, 识别气候变化阶段提供了帮助。本文系统总结了现有用于气候定量重建的植物物候模型, 包括统计模型和过程模型两类。统计模型不考虑植物生理生态过程, 主要是利用物候期与气象因子之间的统计关系建立回归方程; 过程模型是一种半机理性模型, 通过植物每日发育进度与环境因子的关系, 利用数学模型模拟植物的生长过程, 主要包括春季积温 (spring warming, 简称SW)模型、温度变换日数(the number of days transformed to standard temperature, 简称DTS)模型和葡萄收获日期模型等。同时, 详细介绍了上述物候模型在国内外不同地区定量重建气候中的应用, 比较了重建的效果, 总结了重建过程的不确定性; 并提出了利用植物物候模型对气候定量重建中的关键问题, 即指出在未来研究中需要更多关注如何定量重建温度外的气候因子, 同时要加强对秋季物候的观测以及秋季物候生理机制的研究, 以便更清晰阐述秋季物候变化过程, 在历史气候变化定量重建中更充分利用有关秋季资料。     

基于CMA-MESO冰粒子含量的雨雪相态判据应用

利用中国气象局中尺度模式(CMA-MESO)云降水物理直接输出的水凝物混合比, 确定基于冰相水凝物占比的雨雪相态判据, 并应用于2023年1月14—15日我国大范围降水过程的雨雪相态判别。结果表明:该判据明显改善了基于温度和高度场的厚度判据对我国东部地区雨夹雪范围判别偏大、对分散性雨夹雪漏报的问题, 6~18 h时效雨夹雪预报TS评分较厚度判据提升75%~100%, 24 h时效降雪预报TS评分较厚度判据提升67%;对全国雨雪范围判别合理, 对小范围雨夹雪具有指示作用;对全国3~36 h时效降雨、降雪和雨夹雪预报TS评分为0.76~0.62, 0.69~0.63和0.11~0.08;对降雨和降雪存在一定空报和漏报, 对24 h时效雨夹雪空报明显;对相态转换过程有较好指示效果, 判别代表站相态转换开始时间误差为1~2 h, 对我国东部地区代表站的相态转换和雨夹雪持续时间判别优于厚度判据, 基于厚度判据雨夹雪预报持续时间偏长。研究结果可为雨雪相态业务预报提供客观预报产品参考。     

基于航测的珠三角气溶胶垂直分布及活化特性

2017年9月14—27日在珠江三角洲地区开展了6个架次飞机观测试验。利用飞行获取的气溶胶、云凝结核、云滴及常规气象探头观测资料,结合天气形势、气象条件及气团后向轨迹分析,研究了珠江三角洲地区深圳气溶胶数浓度及其谱的垂直分布特征,配合不同过饱和度条件下云凝结核浓度观测,分析了气溶胶活化特性。结果表明：在不同天气条件下,深圳低层气溶胶数浓度变化范围为500~9000 cm-3;边界层内气溶胶分布相对均匀,谱型随高度变化与气象条件相关。将6个架次气溶胶观测资料根据数浓度及谱型分为3种类型：类型Ⅰ为海洋型气溶胶,数浓度小,粒子尺度大,谱型呈双峰分布;类型Ⅲ为大陆型气溶胶,数浓度高,粒子尺度小,谱宽较宽且呈三峰分布;类型Ⅱ为海洋大陆影响型气溶胶,即受海洋和大陆共同影响,数浓度低于类型Ⅲ高于类型Ⅰ,谱型为双峰分布。拟合了包含海洋型及大陆型气溶胶的3个架次近地面云凝结核活化谱,计算了气溶胶在不同过饱和度条件下的活化效率。