近60年中国区域干湿转换早期预警信号

近年来,中国各地干湿转换越来越频繁。干湿转换事关区域性洪涝、干旱等灾害事件的形成。如何有效识别干湿转换过程,寻找其早期预警信号是目前非线性动力学研究的热点科学问题,但目前对此类转换过程的识别及其早期预警信号尚缺乏有效且深入的研究。幸运的是,临界慢化理论在研究复杂非线性动力系统的早期预警信号方面展示了重要潜力。鉴于此,本文基于临界慢化原理,对我国13个干旱分区的代表站的K干旱指数资料进行处理,研究其干湿转换的早期预警信号。首先通过滑动t检验确定K干旱指数序列干湿转换的时间,进而借助于表征临界慢化现象的方差和自相关系数,研究了K干旱指数干湿转换的早期预警信号。结果表明,不同干旱分区代表站的K干旱指数序列均出现了不同程度的干湿转换;各代表站在其干湿转换发生前10年内均出现了方差和自相关系数增大的临界慢化现象,表征了临界慢化现象可能是干湿转换发生前的一个早期预警信号;论证了临界慢化理论作为突变早期预警信号的可靠性,为该方法的广泛应用提供了理论和实验基础。     

基于Copula函数的中国南方干旱风险特征研究

利用1961—2012年1710个地面气象台站观测的逐日降水资料,对中国大陆雨季特征进行了分析。结果表明,雨季最早到来的地方是藏东南、滇西北的横断山脉中西部地区;接着江南地区进入雨季;之后随着夏季风的爆发,全国大部分地区进入雨季。而雨季结束最早的地区在江南地区,较迟结束的地区在华西地区、南海地区,最迟是在新疆西北部地区。就雨季持续时间而言,华北地区和西藏西部及其与新疆南部相接的部分地区雨季持续时间最短,横断山脉中西部地区、华西地区和南海地区雨季较长。通过对多年平均逐候降水进行经验正交函数(EOF)分解,能较好地将主要的降水季节演变特征分离出来,分析发现,第1、第2和第3模态分别反映了夏季、春季和秋季降水为主要特征的降水空间结构。     

西北地区气候变化新动态及对干旱环境的影响——总体暖干化,局部出现暖湿迹象

近50 a来,西北地区气温呈显著的上升趋势,降水变化空间差异突出,西北地区整体暖干化趋势明显,局部出现暖湿现象。气候变暖使冰川退缩,雪线上升,冻土消融,湿地退化,湖泊萎缩,河流流量减少,水资源越来越短缺,出现生态环境恶化问题。根据IPCC预测结果分析,未来西北地区气候变暖趋势会更加明显。从保护西北地区生态环境、完善气候变化综合监测系统以及开展重点区域气候变化过程专项研究等方面提出了对策建议。     

用AE-D卫星近地点上观测的n(He)估算湍流层顶高度

文分析了AE D极轨卫星近地点的变化及其相应的大气膨胀和密度分布情况. 在高度相同情况下, 中低纬区热层底部的大气密度比高纬区大, 卫星受阻也就更大, 从而卫星近地点的高度在中低纬区比高纬区要低、白天比夜间低. 采用近地点上的n(He)观测资料, 根据大气数密度在低层内均匀混合和高层内扩散分离的不同垂直分布特征, 粗略地估算出湍流层顶的高度Zt及其变化. 高纬区内Zt高低与纬度几乎无关, 但对磁暴的响应十分明显. 中低纬区内, Zt随纬度减小而增大; 白天地区Zt大于夜间, 而与磁暴的关系不大.     

1970—2012年夏半年中国大气0℃层高度时空变化特征

基于1970—2012年夏半年（4—9月）84个探空站和地面气象站资料,分析中国地区近43年大气0℃层高度变化趋势。结果表明：中国夏半年近43年来0℃层高度在2800～5200 m,平均值为4442 m,呈南高北低的趋势,海拔200 m以上探空站的0℃层高度随海拔的上升呈显著上升趋势。夏半年0℃层高度总体呈上升趋势,平均每年上升2.23 m,通过了0.01的显著性水平检验。6、7和9月的上升趋势分别为1.82、2.03和5.38 m·a-1,且都通过了0.05的显著性水平检验。夏半年大部分探空站0℃层高度呈上升趋势,其中北方的上升趋势大部分通过了0.05的显著性水平检验,且上升幅度大于南方地区。夏半年84个站点0℃层高度与地面温度都呈正相关性,相关系数在0.07～0.89,且北方地区相关系数较高。     

泡沫钻进流体循环用消泡器设计与数值模拟分析

高效、经济、环保的消泡技术是泡沫钻进流体循环利用的基础。根据气体引射器原理,设计了一种新型旋内喷式机械消泡装置,以压缩空气为动力介质,联合真空负压、冲击剪切、充气饱和及减速增压扩散4种作用方式快速消泡,实现泡沫流体的循环利用。利用计算流体动力学软件FLUENT对消泡器内部速度和压力流场进行了数值模拟分析,结果表明：旋内喷式消泡器内部产生两个相邻重叠的真空负压区域,能够对外界流体产生巨大的抽吸力,抽吸量是入口压缩空气质量流的1.6倍左右;当入口压缩空气的质量流为0.1 kg/s时,消泡器中心最大负压值达到了21 kPa;在交汇式喷射孔的多股射流交汇碰撞点附近,由于速度的提升,形成了一个更大的负压区域,对消泡产生积极作用。     

黔东南那哥铜多金属矿床微量元素地球化学

采集了那哥铜多金属矿床主断层（宰便一加榜断层）、次级矿化断层及含矿次断层上下盘样品和辉绿岩样品,利用电感耦合等离子体质谱（ICP．MS）等进行了微量元素含量分析。结果表明,地层中成矿元素cu、Pb含量低,而构造破碎带内和那哥辉绿岩体中成矿元素cu、Pb等含量高;地层、构造及岩体样品中成矿元素As、zn等含量基本相同。地层、构造及岩体微量元素对比结果显示,那哥铜多金属矿床成矿元素主要来自岩浆活动,但不排除青白口系浅变质沉积岩的贡献。     

黔东南州那哥铜多金属矿床地质地球化学

贵州黔东南州从江那哥铜多金属矿床位于扬子陆块与华夏陆块过渡带的江南造山带西南段。矿床赋存于青白口系甲路组(Qbj)和乌叶组(Qbw)的浅变质沉积岩中,受近南北向宰便区域断层F1和近东西向F2断层控制,矿体产在F2断裂破碎带内。区内新元古代岩浆活动频繁,超基性、基性和酸性岩浆广泛发育,以摩天岭花岗岩为规模最大;岩浆活动与成矿关系密切,铜多金属矿床就产于那哥、加榜辉绿岩旁。热液矿物石英包裹体H、O同位素组成表明,成矿流体来源于岩浆水,并有部分变质水参与,矿石硫化物S同位素组成暗示物质可能来源于深部,矿石、地层及岩体Pb同位素组成表明那哥、加榜基性侵入岩和赋矿变质沉积岩地层均为成矿提供了部分物质,岩浆活动为成矿提供了热源。综合该矿床地质地球化学特征,初步认为该矿床应为岩浆热液型多金属硫化物矿床。     

黔东南宰便新元古代镁铁-超镁铁质岩地球化学

在黔东南从江宰便地区进行地质填图过程中发现一处镁铁-超镁铁质岩体,该岩体属新元古代钙碱质岩系,矿物成分主要为长石、辉石和绿泥石等。其主量成分以高Na2O(5.04%~6.64%),CaO(0.76%~6.67%)和MgO(6.79%~7.88%),低TiO2(0.30%~0.4%),贫K2O(0.10%~0.29%)和P2O5(0.04%~0.05%)为特征。稀土总量ΣREE较高,为83.37×10-6~164.97×10-6,其LREE/HREE和(La/Yb)N变化较大,分别为3.50~7.25和2.90~7.58,表明轻和重稀土分馏较大,(La/Sm)N和(Gd/Yb)N相对较小,分别为1.81~3.19和1.22~1.53,表明轻稀土和重稀土内部分馏较小。在球粒陨石标准化图解上,为轻稀土富集,无Eu、Ce明显异常的平坦型;在原始地幔标准化曲线上出现较为明显的Nb、Ta负异常。微量元素及Y/Nb、Zr/Nb等参数暗示其为过渡-富集型地幔部分熔融的产物。综合研究表明该岩体形成于约800Ma的板内拉张环境,可能与导致Rodinia超大陆裂解的地幔柱有关。     

华南夏季降水20世纪90年代初的年代际变化及其与南亚高压关系

在全球变暖背景下,干旱事件发生的频率和强度不断增大、影响不断加重,干旱发生规律的异常性和机制的复杂性也更为突出,对干旱形成机制、预测理论方法及灾害风险变化规律等方面都提出了新的挑战,也制约了当前干旱预测、预警及其灾害防控能力的提高。近年来,在国家重点基础研究发展计划（973计划）课题等多个国家级项目支持下,已在干旱灾害形成机制与预测理论方法及其风险特征方面取得了一系列新成果。通过动力诊断、数值模拟和田间试验等方法,开展了干旱形成的多因子协同作用和多尺度叠加机制、干旱致灾过程的逐阶递进特征,以及干旱灾害风险分布演化的主控因素等方面的研究。对如下几方面的新进展进行了系统总结归纳：（1）厘清了全球变暖背景下青藏高原热力、海温、夏季风、遥相关等多因子对干旱形成的作用机制。（2）发现了降水亏缺时间尺度和农作物不同生长阶段的干旱敏感性规律。（3）揭示了变暖背景下典型区域干旱灾害风险分布及其变异的新特征;构建了干旱灾害风险新概念模型。（4）研发了东亚季风区的季节和次季节干旱集成预测系统。在总结归纳已取得研究成果的基础上,对未来干旱形成机制及其灾害风险科学研究进行了展望,提出了5个重点研究方向：（1）多因子联动及其多尺度叠加效应对干旱形成的影响;（2）系统整合人类活动和决策以及相关反馈的气候模式研究;（3）揭示陆-气耦合和大气环流协同作用对干旱的影响;（4）认识干旱灾害对粮食安全和生态安全影响的关键过程;（5）提高不同气候情景下干旱预估的准确度。