近50年新疆气温和降水量变化及其与NAO指数的交叉小波谱分析

利用1961—2008年的逐日降水和气温资料,采用线性趋势、小波功率谱和交叉小波谱等方法分析了新疆降水和气温的变化,以及与北大西洋涛动(NAO)变化之间的关系。结果表明,近50年新疆存在降水增多和气温上升的趋势,有暖湿化现象,这与西北地区由暖干趋于暖湿的结论相一致。同时,新疆平均年降水量与NAO存在准2年和准6年周期,夏季降水量与NAO存在准3年和准5年周期,冬季降水量与NAO存在准3年周期。新疆年均气温与NAO存在准3年周期,夏季气温与NAO存在准3年周期,冬季气温与NAO存在准3年和准8年周期。新疆全年、冬季和夏季的降水与NAO的周期中,通过显著性检验的高值正相关大多集中在20世纪80年代;而气温与NAO的周期中,通过显著性检验的高值正相关也大多集中在80年代。     

霰粒子下落速度对云系及降水发展影响的数值研究

云和降水的形成是动力过程与微物理过程相瓦作用的产物,云数值模式中的微物理过程参数化方案对云和降水发展过程有直接影响.在云数值模式中,粒子群体的下落速度都足用质量加权下落末速度公式来表达,而且不同的模式采用的公式存在差异,质量加权下落末速度中参数取值不同,引起的粒子下落末速度不同.为了了解粒子下落末速度变化对云系和降水发展的影响,对2004年8月12日一次冷锋降水过程,利用中尺度ARPS模式做模拟研究.在分析降水机制的基础上,对霰这一下落末速度较大的降水粒子,做下落末速度(Vg)的敏感性试验,从动力、热力、微物理的角度,通过数值模拟对比分析了霰下落末速度减小对降水分布和强度、云系的移动、云系的宏观热力和动力场的影响,并给出了影响的途径和机理.结果表明:Vg变化对云的厚度和含水量有影响,下落末速度减小对冰晶、雪、霰的含水量垂直分布及分布随时间变化影响较大,其中,霰的含水量显著减少,雪的含水量增加,并调整了云中水质粒的空间分布;Vg减小对地面累积总降水量的分布影响较小,但对降水强度的分布影响较大.Vg减小时,降水强度减小,降水时间延迟,因此,霰下落末速度变化将调整底层降水分布;对于云系的移动情况基本上没有影响,但对云中水质粒的空间分布有影响;霰下落末速度变化影响云中霰的融化和撞冻增长从而影响热力场.末速度减小时,霰和雪的融化罱明显减小,导致非绝热冷却率的减小,引起下沉气流的减小.     

基于偏最小二乘回归的冬季北太平洋风暴轴指数的特征诊断

针对现有风暴轴指数分析大多采用相关分析等较为简单方法,难以对风暴轴指数变化有效诊断分析的问题,引入偏最小二乘回归(Partial Least Square Regression,PLS)的线性方法和核偏最小二乘回归方法(Kernel Partial Least Square Regression,KPLS),对冬季北太平洋风暴轴指数变化进行了特征诊断研究,并与传统的线性无偏最小二乘回归结果进行了试验比对。结果表明:偏最小二乘回归方法的诊断结果能够更好地反映风暴轴内部变化规律,并有效降低诊断误差。对于PNYI(北太平洋风暴轴纬度指数),采用r0. 2的因子筛选方案(r为因子与风暴轴指数的相关系数)并应用KPLS算法时,预测效果最佳;对于PNXI(北太平洋风暴轴经度指数)和PNII(北太平洋风暴轴强度指数),采用全因子方案并应用KPLS算法时,预测效果最佳。     

近年来云降水物理和人工影响天气研究进展

回顾和总结了中国科学院大气物理研究所近5年(2003～2007年)的云降水物理和人工影响天气研究,内容涉及云和降水物理研究、云和降水数值模拟研究、人工影响天气研究和云化学研究等诸多领域。随着国家和社会对人工影响天气需求的日益增加,云降水物理仍是重要的研究方向,会随着观测和理论研究的发展而取得突破性进展。     

地形动力作用对华北暴雨和云系影响的数值研究

为了进一步研究地形对华北暴雨的影响,本文从云微物理学的角度出发,选取了2005年7月22～24日的一次华北暴雨过程为研究对象,利用中尺度数值模式ARPS,通过地形高度敏感性试验,详细讨论了地形高度变化对流场、云及降水微物理过程的影响.结果表明:地形高度变化对水平和垂直流场的大小和分布都有较大影响;地形高度增加有利于迎风坡附近水平风场辐合和垂直上升运动发展,这对云的垂直和水平发展影响都很大,尤其是对中高层云的发展影响最明显,并且能明显扩大地面降水的分布范围,地面最大降水量也有所增多.这主要是由于地形高度增加后能促进中高层云水的产生,尤其是零度层之上的过冷云水含量的增多,这大大促进了冰相粒子(雪和霰)的增多,从而使得以冷云过程为主的此次降水过程中,冰相粒子融化形成的雨水含量增多.虽然地形高度的增加会抑制云系发展前期的暖云过程,但对冷云过程有持续加强作用,而且不会明显改变云内降水的形成机制,冷云过程依然是降水的最大贡献项,总体上促进了云和降水的发展.     

1998年冬季台湾海峡的暖水入侵及其生态响应

就1998年2－3月台湾海峡AVHRR表层水温和SeaWiFS叶绿素数据以及当年2月20日至3月8日在台湾海峡北部海区所实施的多学科现场调查资料进行综合分析，着重探讨暖水入侵的过程及其生态响应。结果表明，1998年冬季由澎湖水道北上进入台湾海峡的高温高盐黑潮入侵水强度大于往年，在2月8日－3月13日期间不断增强，直至侵占整个海峡东侧海域，迫使低温低盐且富含营养盐的闽浙沿岸水主流顺大陆沿岸南下。这一过程向海峡西侧海域输入营养盐并使之达到适宜的水温，极可能是西侧海域出现叶绿素高值区、呈现出与往年相反的叶绿素分布态势的主控机制。分析这一现象与1997－1998年的E1 Nino事件可能存在着某种关联。     

波浪扰动对太湖底泥磷释放影响模拟

为揭示波浪扰动对湖泊底泥磷释放的影响,在波浪水槽中模拟了不同波高情况下扰动对水体、水土界面、底泥间隙水的磷、溶解氧等的影响.结果显示,在大波扰动下,沉积物大量悬浮,水体总磷随之增加,溶解性磷增加却不显著;波浪扰动显著增加了水体和沉积物界面的溶解氧浓度,并增加了溶解氧在沉积物的侵蚀深度;波浪扰动降低了沉积物表层10 cm内间隙水中的磷浓度,而10 cm以下沉积物中间隙水中磷浓度基本保持不变.研究表明,波浪扰动可迅速增加水体中颗粒态的营养盐,但是对于溶解态营养盐,尤其是水体中活性磷浓度的影响,则受沉积物性质、水-沉积物间隙水磷浓度差,以及水-沉积物中氧含量等多方面因素的影响.     

北京野鸭湖湿地不同植被退化区的土壤种子库特征

2010年5月,在北京野鸭湖湿地自然保护区选择废弃鱼塘、耕作苜蓿(Medicago)地、撂荒苜蓿地、天然退化湿地和天然湿地作为实验地,其中,天然湿地作为对照。通过土壤种子库萌发实验,对实验地土壤种子库的基本特征以及与地上植被的关系进行了对比研究。结果表明,5种实验地的土壤种子库共有60种植物,隶属于23科46属。其中,萌发物种最多的是菊科(Compositae)、禾本科(Poaceae)和莎草科(Cyperaceae),分别为11种、10种和8种。废弃鱼塘、耕作苜蓿地、撂荒苜蓿地和天然退化湿地种子平均密度为6 885粒/m~2,天然湿地种子的平均密度为16 083粒/m~2,5种实验地的种子库密度差异极显著(n=300,F=4.828,p=0.001<0.05);各实验地的种子库垂直分布有一致的规律性,各实验地0～6 cm土层的种子库密度明显高于6～12 cm土层;各实验地的土壤种子库与地上植被的相似性系数都不高,土壤种子库物种组成的稳定性要高于地上植被。通过研究发现,退化湿地的土壤种子库中有大量的植物种子储藏和湿地植物的种子,这为野鸭湖退化湿地恢复提供了重要的保障,这些潜在的植物种子在野鸭湖退化湿地生态输水过程中会起到应有的恢复作用。建议野鸭湖湿地自然保护区管理部门继续加强退化湿地区域的土壤种子库保护工作,必须重视水环境的恢复、各种人为干扰的消除以及系统保护的加强。     

阿尔金造山带南缘晚奥陶世赞岐质闪长岩的发现及其地质意义

本文以阿尔金造山带南缘出露的高镁赞岐质闪长岩为研究对象,通过系统的野外地质工作、显微岩相学、年代学和全岩地球化学分析,探讨其成因类型和源区性质,限定了阿尔金造山带构造演化格架。闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果表明其形成年龄为(445±3) Ma,属晚奥陶世。地球化学数据显示:闪长岩Al₂O₃含量为15.11%~16.19%,且具有高MgO(3.93%~5.29%)和K₂O(1.68%~2.67%)含量的特征,属于高镁钙碱性准铝质岩石;闪长岩具有较高的Cr(29.3×10^-6~140×10^-6)、Ni(27.1×10^-6~43.5×10^-6)、Ba(606×10^-6~936×10^-6)、Sr(513×10^-6~734×10^-6)和Y(26.4×10^-6~31.1×10^-6)含量,与典型的高镁赞岐岩类地球化学特征一致;稀土配分图和微量元素蛛网图显示闪长岩样品富集轻稀土元素和大离子亲石元素(如Rb和K),而亏损高场强元素(如Nb、Ti和Zr),表现出与俯冲带环境岩浆岩相似的性质;高Ti/Zr比值(48~60)与Mg^#(46.74~53.06)、高Cr(29.3×10^-6~140×10^-6)与高Ni(27.1×10^-6~43.5×10^-6)含量等暗示闪长岩岩浆源区来自遭受俯冲组分交代过的富集岩石圈地幔。岩石成因分析表明,阿尔金造山带南缘晚奥陶世高镁赞岐质闪长岩是后碰撞构造环境下俯冲板片断离诱发地幔楔发生减压熔融而形成,代表了早古生代最强烈的区域性幔源基性岩浆侵入事件。     

北疆及邻区石炭-二叠纪花岗岩时空分布特征及其构造意义

北疆及邻区发育大量的花岗岩,其中石炭-二叠纪花岗岩较为突出。本文总结了该期花岗岩的时空分布特征。北疆及邻区不同构造单元石炭-二叠纪花岗岩特征不同,形成时代峰期也不一致。在阿尔泰,该期花岗岩主要集中在早二叠世(289～266Ma),晚石炭世出现一个明显的岩浆宁静期;西准噶尔可以分为早石炭世(340～320Ma)和晚石炭世—早二叠世(310～290Ma)两期,后一期较强,铝质A型花岗岩分布广泛是该地区的一个重要特征,形成时代集中在300Ma左右;东准噶尔地区石炭-二叠纪花岗岩多沿断裂带展布,岩浆活动从晚石炭世一直延续到早二叠世(320～270Ma),该地区最大的特点是发育多条碱性(A型)花岗岩带,在晚石炭世—早二叠世连续产出。西天山大致可以分为3期:早石炭世(355～345Ma)、早石炭世晚期—晚石炭世(335～305Ma)和二叠纪(300～255Ma)。早石炭世花岗岩主要集中在北天山,早二叠世花岗岩浆活动最为强烈,其中的碱性(A型)花岗岩不仅在南天山呈带状大面积分布,在北天山也有发育;东天山—北山是区内石炭-二叠纪花岗岩最为发育的地区,岩体数量多,分布面积广,锆石年龄主要集中在335～310Ma和300～270Ma,相对来说来东天山石炭纪花岗岩较多,北山二叠纪花岗岩较多。总体而言,北疆及邻区石炭-二叠纪花岗岩时代主要集中在晚石炭世—早二叠世,特别是早二叠世,整体展现出同步性,这个时期碱性岩最发育,可能揭示了不同构造背景下的伸展特点。这是整个中亚造山带及邻区大量的酸性和基性-超基性岩浆活动及暗示的伸展环境的一个缩影。