大气边界层湍流能量交换特征研究进展

从一维湍流能量平衡方程出发,回顾了近几十年湍流能量平衡方程中的各项以及Karman常数k的研究成果,总结了大气边界层湍流能量交换特征的研究概况和热点问题,并对今后发展趋势做了展望。实验研究表明,湍流能量平衡方程中的各项在不同条件下有不同的形式;传统的能量产生和耗散的局地平衡假设存在不足,特别是在不稳定条件下,垂直的湍流输运和压力脉动对湍流能量收支起了非常重要的作用。Karman常数与Rossby数和Reynolds数无关,在比较光滑的下垫面上k近似等于040±001。     

Modelling of Ocean Shallow Convection under Fast Ice in the Arctic

Ocean convection in the Antarctic has been studied many times and has been revealed to be responsible for ice-cover reduction. In the Arctic, proof of that phenomenon has not been documented. It is believed that this phenomenon happens on a smaller scale in the Arctic when local circulation of deep warmer water melts and slows ice production. An example of this is the North Water (NOW) polynya in northern Baffin Bay. A polynya is an area of open water in an otherwise ice-covered area. As ice forms under the fast ice near the boundary of the polynya, ocean salts (brine) are ejected from the newly formed ice. This water, which has an increased concentration of salt, sinks and is replaced by warmer water from below, and this slows ice formation. In our study a coupled one-dimensional thermodynamic snow–fast ice model incorporating ocean heat flux input via a shallow convection model was used. Ice thickness was calculated using a thermodynamic model that included a current-induced entrainment model and a convection model to account for brine rejection during ice growth. Atmospheric observations from Grise Fiord and Thule and ocean profiles around the NOW polynya near these sites were used as input to the model. This purely thermodynamic study enables us to obtain ice thickness values that can be compared with qualitative observations. This modelling study compares two sites related to the NOW polynya. The results indicate that the shallow convection model simulates the reduction of fast ice near Thule but not near Grise Fiord.     

Weak ENSO Asymmetry Due to Weak Nonlinear Air–Sea Interaction in CMIP5 Climate Models

State-of-the-art climate models have long-standing intrinsic biases that limit their simulation and projection capabilities.Significantly weak ENSO asymmetry and weakly nonlinear air–sea interaction over the tropical Pacific was found in CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project, Phase 5) climate models compared with observation. The results suggest that a weak nonlinear air–sea interaction may play a role in the weak ENSO asymmetry. Moreover, a weak nonlinearity in air–sea interaction in the models may be associated with the biases in the mean climate—the cold biases in the equatorial central Pacific. The excessive cold tongue bias pushes the deep convection far west to the western Pacific warm pool region and suppresses its development in the central equatorial Pacific. The deep convection has difficulties in further moving to the eastern equatorial Pacific, especially during extreme El Ni o events, which confines the westerly wind anomaly to the western Pacific. This weakens the eastern Pacific El Ni o events, especially the extreme El Ni o events, and thus leads to the weakened ENSO asymmetry in climate models. An accurate mean state structure(especially a realistic cold tongue and deep convection) is critical to reproducing ENSO events in climate models. Our evaluation also revealed that ENSO statistics in CMIP5 climate models are slightly improved compared with those of CMIP3. The weak ENSO asymmetry in CMIP5 is closer to the observation. It is more evident in CMIP5 that strong ENSO activities are usually accompanied by strong ENSO asymmetry, and the diversity of ENSO amplitude is reduced.     

中国西北地区北部蚀源区铀含量特征及其地质、成矿意义

中国西北地区北部主要盆地蚀源区包括银额盆地周缘、北山盆地群周缘、三塘湖盆地周缘、准噶尔盆地周缘,主体位于中亚构造域中西部南缘(部)或与之毗邻区。通过对研究区1 416件中性、酸性及碱性岩浆岩样品的年龄和铀含量数据进行分区统计处理,计算其在地史上的铀迁移量和古铀含量,结果显示,研究区岩浆活动主要发生在早石炭世-早三叠世(349~248 Ma),其次在中奥陶世-早泥盆世(470~396 Ma)。这分别与古亚洲洋开始俯冲消减(O2S1)和最终关闭、中亚-蒙古碰撞褶皱带形成(C-T1)的大地构造演化阶段及重大事件相对应。各区富铀岩石主要形成于早石炭世-早三叠世(334~250 Ma),其与晚古生代岩浆活动具有时间上的一致性。在地域上, 两者有从西向东时代变新的趋势。这亦与古亚洲洋关闭、中亚构造域形成西早东晚的演化特征相一致。各蚀源区岩石的铀含量不尽相同,综合对比和评价表明：北山柳园区、准噶尔盆地东北缘阿勒泰-蕴都地区和东南部清河地区岩石铀含量与宗乃山区铀含量相当或更富;准噶尔盆地东北缘卡拉麦里区岩石铀含量偏富;银额盆地南缘雅布赖山、巴彦诺日公及庆格勒地区及其北部的沙拉扎山区,北山盐滩及马鬃山区,三塘湖盆地周缘,以及准噶尔盆地东北缘的阿勒泰西北区和西缘的北部区铀含量中等;其他地区铀含量相对较贫。研究区现今富铀蚀源区的大部地区,在晚三叠世开始隆升,此后进一步发展,为邻近中新生代盆地提供了丰富的沉积物和铀物质,成为相邻中新生代陆相盆地砂岩型、煤岩型及泥岩型铀矿床的主要成矿物质来源;盆内深部烃源岩层富含铀元素,可降低烃源岩的生烃门限温度并增加烃源岩生烃总量,具有重要的地质、成矿意义。     

滇中腊梅铁矿床磁铁矿地球化学特征及其指示意义

滇中腊梅铁矿床位于西南“三江”地区金沙江-哀牢山-红河富碱斑岩带中段,其矿化类型不明,成矿机制和资源潜力不清,制约了该区找矿勘查的深入研究。本次研究工作在详细的地质调查基础上,根据矿(化)体产出特征,将磁铁矿划分为正长斑岩内的豆状-星点状磁铁矿(Ⅰ-Mag)、透辉石角岩内浸染状-团块状磁铁矿(Ⅱ-Mag)和层间破碎带内脉状及囊状充填型磁铁矿(Ⅲ-Mag)3种类型。通过LA-ICP-MS原位微区成分对比,发现3类磁铁矿总体富集Ti、Mn、V、Mg、Zn及Ni,贫Sn、Ga及Sc等元素,并且从Ⅰ-Mag→Ⅱ-Mag→Ⅲ-Mag, Mg、V、Zn含量及Ni/Cr值逐渐增加,Cr、Sn及REE含量逐渐降低,反映3类磁铁矿具有从岩浆成因向热液成因演化的特征。结合Ni/(Cr+Mn)-(Ti+V)、(Al+Mn)-(Ti+V)图解及磁铁矿矿相学特征,认为该矿床属于接触交代热液型铁矿床,其成矿物质来源与富碱斑岩密切相关。3类磁铁矿形成温度约300～500℃,Ⅰ-Mag→Ⅱ-Mag→Ⅲ-Mag的氧逸度有逐渐降低的趋势。地球化学特征及成矿温度、氧逸度等信息指示,腊梅铁矿床深部具斑岩型铜多金属矿床的成矿潜...     

松散岩土体在不同浸泡环境中阴离子浸出特征试验研究

三峡库区大型的赵树岭滑坡区滑坡灾害极为发育。三峡工程蓄水后,水位上升导致原先许多非饱水的松散岩土体处于饱水状态,严重破坏了其稳定性。文章针对该滑坡区内广泛分布的松散岩土的基本类型和特点,设计了4种不同的浸泡环境,进行水-松散岩土相互作用的室内控制试验,通过监测阴离子浸出特征来揭示其化学变化规律。试验结果表明:在不同的pH值、不同的搅拌速度、不同的流速、以及同时改变pH值和搅拌速度的试验环境中,水岩化学作用所浸出的阴离子特征各异。研究结果可以为松散岩土-水化学作用机理研究提供资料,也对赵树岭滑坡体的工程治理具有重要指导意义。     

青海共和盆地地热流体地球化学特征及热储水-岩相互作用过程

地热流体地球化学组成及其运移规律和成因机制研究对地热资源勘查和开发利用具有重要意义。当前,青海省地热资源开发利用程度低,更缺乏针对地热流体地球化学特征进行深入研究的系统性工作。青海共和盆地是青藏高原北缘的一个断陷盆地,盆地内地热资源丰富。本文以共和盆地及周围部分山区的地热系统为研究对象,基于系统地球化学采样和测试开展了地热流体地球化学组成及热储水-岩相互作用过程分析,认为:从共和下更新统热储、新近系热储到鄂拉山构造岩浆带再到瓦里贡山构造岩浆带,地热水中SiO₂含量依次升高,反映热储温度依次升高;上述地热地区热储中原生铝硅酸盐矿物的溶解和蚀变矿物的形成是控制地热水中阳离子含量的最重要的水文地球化学过程,而补给水下渗和地热水径流及升流过程中盐类矿物的溶滤则是水中阴离子(特别是 {\mathrm{SO}}_4^{2-}和Cl^-)的主要来源。     

陆地表层系统自然地理过程的研究方法

近十几年来,过程研究在陆地表层系统科学研究中的地位越来越重要。陆地表层系统的复杂性为地理过程研究带来了诸多困扰和挑战,合理有效的方法是取得进展的关键之一。该文概述自然地理过程研究的基本方法,并综述相关综合的研究方法;包括格局—过程综合、时—空过程综合、不同地理要素过程综合的方法;在此基础上,指出目前过程研究在方法上的三大难点,即人为-自然相互作用的辨识与定量化方法、模型综合与选择、尺度转换。全球变化研究的兴起以及相关学科与技术的发展为自然地理过程研究带来了机遇。总之,陆地表层系统自然地理过程研究方法呈微观化、层次化、现代化、模型化和综合化的趋势,而且方法的创新是不可忽视的关键环节。     

东营凹陷热流体活动及其对水-岩相互作用的影响

从气体地球化学、有机质热变、包裹体均一温度、古地温梯度、成岩矿物、重金属元素和岩浆活动等方面证实了东营凹陷发生了大量的热流体活动.热流体主要沿活动性较强的深大断裂运移至浅部, 并以侧向强迫对流为主, 同时具有多期次活动的特点.热流体通过改变温度场和地温梯度以及带入一些无机物质, 导致水-岩相互作用强度和类型的差异.      

豫西前河构造蚀变岩型金矿成矿过程中的流体-岩石反应

前河金矿区位于华北地台南缘,赋存在中元古界熊耳群安山岩和英安岩中,矿体受断裂破碎带控制。含矿热液在迁移过程中与围岩发生了广泛的流体-岩石反应而引起热液蚀变。本区石英中有4种类型的流体包裹体,均一温度范围为145～331℃,其中含CO2包裹体的完全均一温度主要分布在中-高温区。成矿流体的密度和压力变化范围分别是0.68～0.94g/cm3和(367.01～896.55)×105Pa。金大量沉淀成矿时的流体特征为:温度213～260℃、密度0.80～0.89g/cm3和压力(502.86～710.57)×105Pa。流体相为SO42->Na >Cl->K 型,CO2/H2O比值及N2、H2S、Ar、C2H6等挥发分的含量明显增高,f(CO2)、f(H2S)、f(CH4)和Eh值增大;f(O2)、f(H2O)和pH值减小。在青磐岩化安山岩的基础上发生的流体-岩石反应是造成本矿床金沉淀成矿的最主要原因。