Probabilistic estimates of future changes in California temperature and precipitation using statistical and dynamical downscaling

Sixteen global general circulation models were used to develop probabilistic projections of temperature (T) and precipitation (P) changes over California by the 2060s. The global models were downscaled with two statistical techniques and three nested dynamical regional climate models, although not all global models were downscaled with all techniques. Both monthly and daily timescale changes in T and P are addressed, the latter being important for a range of applications in energy use, water management, and agriculture. The T changes tend to agree more across downscaling techniques than the P changes. Year-to-year natural internal climate variability is roughly of similar magnitude to the projected T changes. In the monthly average, July temperatures shift enough that that the hottest July found in any simulation over the historical period becomes a modestly cool July in the future period. Januarys as cold as any found in the historical period are still found in the 2060s, but the median and maximum monthly average temperatures increase notably. Annual and seasonal P changes are small compared to interannual or intermodel variability. However, the annual change is composed of seasonally varying changes that are themselves much larger, but tend to cancel in the annual mean. Winters show modestly wetter conditions in the North of the state, while spring and autumn show less precipitation. The dynamical downscaling techniques project increasing precipitation in the Southeastern part of the state, which is influenced by the North American monsoon, a feature that is not captured by the statistical downscaling.     

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。     

7.5~7.0 cal.ka B.P.气候事件在中国地区的表现及其动力机制

识别全新世气候事件、阐明其区域环境表现特征、揭示其驱动机制是理解气候系统变化行为、预测未来气候变化以及弄清考古学文化转变动因的关键,具有重要的科学价值和现实意义。随着高分辨率全新世古气候重建的进展,7.5~7.0 cal.ka B. P.事件逐渐被揭示,但到目前为止仍缺乏针对该气候事件各种类型证据的系统收集、对比以及对其产生动力机制的分析。本文基于中国26条古气候记录,系统总结了这一气候事件在中国地区的环境表现。结果显示,7.5~7.0 cal.ka B. P.气候事件在中国多个地区都有明显的反映,整体表现为温度下降、夏季风强度减弱。与全球其他地区的古气候记录对比显示7.5~7.0 cal.ka B. P.气候事件可能具有全球性的特征。与驱动因子系列对比发现该气候事件发生在北半球夏季太阳辐射逐渐减少、太阳活动减弱、火山活动频发、劳伦泰德冰盖快速融化期间,表明这4种因素在7.5~7.0 cal.ka B. P.气候事件发生过程中发挥了作用。未来需要更多测年准确、分辨率高的古气候记录定量-半定量刻画该气候事件的变化幅度、起止时间以及区域差异,同时结合古气候模拟揭示7.5~7.0 cal.ka B. P.气候事件产生的动力机制。

     

塔里木克拉通东北缘二叠纪镁铁质岩浆氧化物与硫化物成矿条件对比

塔里木克拉通东北缘坡北、磁海等地二叠纪幔源岩浆活动形成了镍钴硫化物矿床和铁钴氧化物矿床,两者赋矿镁铁-超镁铁岩体的年龄相近(290～260 Ma),主、微量元素和Sr-Nd-Hf同位素组成相似,分配系数接近的微量元素比值分布于相同趋势线,揭示两者岩浆源区相同,可能为俯冲板片流体交代的亏损地幔或软流圈地幔。两类矿床镁铁-超镁铁质岩中Co与Ni含量正相关,Co主要富集在基性程度高的岩石中;块状硫化物与磁铁矿矿石中Co与Ni相关性差,Co和Ni具有不同的富集机制,Co热液富集作用明显。北山镁铁-超镁铁杂岩体是地幔柱相关软流圈上涌,诱发俯冲板片交代的亏损岩石圈地幔发生部分熔融,形成的高镁母岩浆演化过程中经历壳源混染、硫化物饱和富集镍钴形成铜镍钴硫化物矿床,富铁母岩浆氧逸度高、富水,岩浆分离结晶磁铁矿、叠加热液作用富集钴,形成铁钴氧化物矿床。     

雄安新区地层及主要热储空间结构特征与地热水资源潜力

雄安新区中深层白云岩热储地热资源丰富,为了提高对该区主要热储白云岩热储特征及地热水资源潜力的认识程度,指导新区中深层白云岩热储地热水资源的规模化开发,基于钻井、地震、地质等资料,研究了该区白云岩热储的地层空间分布、构造特征、储集空间特征和主建设区白云岩热储地热水资源潜力。研究表明：雄安新区主要热储雾迷山组、高于庄组除在断裂面部分地区外基本全区分布;雾迷山组埋深在容城凸起、牛驼镇凸起相对较浅,在高阳低凸起相对较深;高于庄组有类似的分布特征,总体埋深更深,温度更高;其它地层除第四系、新近系明化镇组外分布都比较局限;区内发育众多以NNE向为主的正断层,与少数其它方向断裂交会,将深部地热通过流体传输到浅部,并造就断裂两侧大量的裂缝和控制岩溶发育方向及规模,形成众多溶蚀孔洞;同时构造演化中雾迷山组古地貌中高地貌部分,在喜山期大多剥蚀与新生界形成不整合面,共同构成本区重要的输导通道和储集空间,岩溶孔洞和裂缝结合型复合空间是本区雾迷山组主要热储空间,单独的裂缝、孔洞是次要热储空间,大型溶洞一旦发育往往是主力产水层;新区主建设区顶面在5000 m（底部埋深可达6000 m）及以浅的白云岩岩溶裂缝热储地热水资源,按100年采用总热水储量的50%及500 m井距“三采两灌”原则单井产量110 m³/h计,最适宜生产井布井数目233口,主建设区现阶段可满足每年4787×10⁴ m²的供暖面积,占实际需求的30.1%。结论认为：雾迷山组埋深较浅,在当前经济技术条件下目前是主力热储,高于庄组埋深较深是最重要的备用热储,今后20年内会被大规模开发利用,但即便现在同时开发它们也不能满足雄安新区主建设区的清洁能源需求,需要发展“多能互补”系统,域外的过剩地热资源能否向域内目标区集输受经济成本和环境成本风险制约。

     

石器功能研究的现代模拟实验: 石刀表面残留物中淀粉粒来源分析

淀粉粒分析在国内外环境考古学研究中得到了大量应用,但是目前国内还没有关于淀粉粒分析、石器功能与植物利用关系的现代过程研究。本研究针对石刀这一新石器时代重要的生产和生活工具开展现代过程的模拟实验,尝试利用淀粉粒分析方法验证石刀功能及其加工的植物类型。我们利用打制的简易石片模拟石刀,对未成熟和成熟的小麦(Triticum aestivum L.)进行了共两次割穗操作,提取并观察石片割穗后不同部位表面残留物中的淀粉粒形态及其组合。实验结果表明,石片表面残留物中的淀粉粒主要来源于小麦秸秆; 小麦秸秆淀粉粒的A型和B型淀粉粒(未成熟和成熟小麦秸秆淀粉粒——A+B型淀粉粒,含量分别为90.91 ％ 和92.59 ％ )分别与其成熟籽粒的A型和B型淀粉粒形态、大小相似,具备形态鉴定的特征; 小麦秸秆中还发现了独特的多面体型淀粉粒(未成熟和成熟小麦秸秆多面体型淀粉粒含量分别为9.09 ％ 和7.41 ％ ),这是小麦种子中缺少的类型。根据本次现代实验模拟的结果,考古遗址出土石刀上提取到的淀粉粒很可能来自于植物收割(或切削)过程的残留物,结合淀粉粒分析、石刀形制和出土状况进行分析,可以获取出土石刀功能与古人类植物利用的信息。     

“21·7”河南特大暴雨气象和水文雨量观测对比

2021年“21·7”河南特大暴雨打破我国大陆小时气象观测纪录,该极端天气事件位列2021年中国十大天气气候事件第2位。已有研究使用气象地面站雨量观测资料对此次过程进行雨情分析和极值统计,但降水时空分布不均匀,单一来源资料存在不确定性。通过对比气象站和水文站雨量资料,分析两套业务观测系统记录“21·7”河南特大暴雨过程的异同,发现气象站和水文站雨量在时间和空间分布上具有很好的一致性,两者不同等级的累积降雨落区、逐日和逐时降雨演变趋势均一致性强,但累积雨量和雨强极值的空间分布和数值存在差异,两套资料在暴雨中心（过程雨量大于600 mm）的系统性偏差小于1%。气象站和水文站的融合资料呈现比单一资料更细致的降雨分布、更全面的演变特征。此外,基于融合资料发现累积雨量排名前3位的城市（郑州、鹤壁、新乡）均具有累积雨量大、小时雨强极强、强降雨集中、雨强突然增长的特征,鹤壁和新乡最强降雨时段分别比郑州晚26 h和28 h。     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷井井子沟组微裂缝微观特征及成因

笔者等利用岩芯、薄片、扫描电镜和分析化验等资料,开展了吉木萨尔凹陷井井子沟组致密砂岩储层微裂缝特征分析,并揭示了微裂缝成因。研究表明：① 基于裂缝与颗粒之间的分布关系,将井井子沟组致密砂岩储层微裂缝分为粒内缝、粒缘缝和穿粒缝3种类型,其中粒内缝最发育,穿粒缝次之,粒缘缝最不发育;利用延伸长度、面密度和开度等参数评价了3种类型微裂缝分布,研究区开启性裂缝占60%以上,以穿粒缝开启性最好。② 微裂缝发育控制的因素主要有构造作用、岩石成分和结构等,微裂缝主要发育在中砂岩、细砂岩中,颗粒粒度越粗、分选越好,微裂缝越发育;储层抗压能力较弱,致使粒内缝和穿粒缝的成为主要微裂缝类型;点—线接触使得颗粒间的接触面积较小,有利于微裂缝发育。③ 研究区微裂缝成因主要为原生、成岩和构造成因,粒内缝为原生成因和成岩成因,粒缘缝为成岩成因和构造成因,穿粒缝为构造成因,穿粒缝有助于储层渗流能力的发育,是优质储层发育的有利因素之一。研究成果对于准噶尔盆地致密砂岩储层微裂缝的成因及优质储层评价具有指导意义,并对类似地质条件的致密储层油气勘探可以起到一定的借鉴作用。     

2007年梅汛期异常降水的大尺度环流成因分析

为深入理解江淮梅雨持续性强降水的大气演变过程,探讨中期预报技术途径,利用NCEP/NCAR逐日再分析数据和历史梅雨特征指数等资料,系统地分析了2007年梅汛期异常降水的大尺度环流成因.结果表明:梅汛期,西北太平洋副热带高压稳定和7月中下旬持续偏南,决定了2007年梅汛期降水的时间和地域分布特征.阻塞高压的频繁出现和副热带季风涌的异常强盛为梅雨锋维持和加强提供了有利的动力、热力以及水汽条件;"伊朗型"南亚高压的活动以及东亚上空副热带急流通过高低空耦合动力作用,不仅为持续性暴雨创造了良好的垂直环流结构,也间接抑制了副高北抬.在此研究基础上,归纳出中期预报着眼点,供实际业务预报参考使用.     

珠江三角洲中部子平原形成演变机理研究——以大鳌平原为例

海侵盛期以来珠江三角洲的形成演进受到原始地貌的控制,潮汐动力和河流作用被复杂的地貌单元分割和重塑。珠江三角洲中部平原依据其演进过程的空间位置和边界,相关的动力系统可以分成若干子平原,分别是番禺平原、顺德平原和大鳌平原。文章着重报道大鳌平原海侵盛期以来的形成演变机理的研究成果。基于收集的1700余个各类钻孔资料和本课题野外钻取的18个钻孔,进行了210个\{14 C\}测年和沉积物粒度等相关分析,应用本课题开发的PRD-LTMM长周期'动力-沉积-形态’模型计算6000年以来的古珠江河口湾的流场、泥沙浓度场、冲淤厚度和岸线演变,以及对上述结果的地貌动力分析,揭示了大鳌子平原各主要沉积体的形成演变过程以及沉积动力机理。结果表明:1)大鳌子平原是外部海洋和河流等动力经过古磨刀门、古横门和五桂山所改造的复杂地貌动力环境下形成的; 2)大鳌子平原可以依据其沉积动力结构进一步分成至少3个主要的动力沉积单元,分别是古磨刀门大鳌沙涨潮三角洲、五桂山北麓边沿沉积体和磨刀门-古横门汇潮点沉积体; 3)3000~2500aB.P.的短暂高海面,导致古海湾纳潮量相应增大,出现大鳌沙第2次高沉积期。反映了局部小尺度动力结构与三角洲地形演进及海洋动力变化的密切互动关系。