Time-frequency characteristics of the relationships between tropical Indo-Pacific SSTs

In this study, several advanced analysis methods are applied to understand the relationships between the Nino-3.4 sea surface temperatures （SST） and the SSTs related to the tropical Indian Ocean Dipole （IOD）. By analyzing a long data record, the authors focus on the time-frequency characteristics of these relationships, and of the structure of IOD. They also focus on the seasonal dependence of those characteristics in both time and frequency domains. Among the Nino-3.4 SST, IOD, and SSTs over the tropical western Indian Ocean （WIO） and eastern Indian Ocean （EIO）, the WIO SST has the strongest annual and semiannual oscillations. While the Nino-3.4 SST has large inter-annual variability that is only second to its annual variability, the IOD is characterized by the largest semiannual oscillation, which is even stronger than its annual oscillation. The IOD is strongly and stably related to the EIO SST in a wide range of frequency bands and in all seasons. However, it is less significantly related to the WIO SST in the boreal winter and spring. There exists a generally weak and unstable relationship between the WIO and EIO SSTs, especially in the biennial and higher frequency bands. The relationship is especially weak in summer and fall, when IOD is apparent, but appears highly positive in winter and spring, when the IOD is unimportantly weak and even disappears. This feature reflects a caution in the definition and application of IOD. The Nino-3.4 SST has a strong positive relationship with the WIO SST in all seasons, mainly in the biennial and longer frequency bands. However, it shows no significant relationship with the EIO SST in summer and fall, and with IOD in winter and spring.     

印度洋偶极子预报技巧在多模式中的对比研究

本文采用北美多模式集合产品数据,分析了印度洋偶极子指数在不同模式中实际预报技巧和潜在可预报性的差异,并进一步探究其可能的原因。结果表明,印度洋偶极子的有效预报时效在不同模式中差别较大,从2个月到4个月不等。其中东极子海温异常在不同模式中预报技巧的差别较西极子海表面温度异常更明显,表明模式误差和初始误差对东极子海表面温度异常演变的影响更为显著。另外,印度洋偶极子的实际预报技巧和潜在预报技巧存在明显的线性关系,潜在预报技巧高的模式,其实际预报技巧也高。最后,本文诊断、分析了厄尔尼诺对印度洋偶极子预报技巧的影响,发现在厄尔尼诺和印度洋偶极子相关性较高的气候模式中,印度洋偶极子实际预报技巧也较高。     

Chemical composition and petrogenesis of plagioclases in plagioclase-phyric basalts from the Southwest Indian Ridge(51°E)

Electron microprobe analysis was conducted on plagioclase from the plagioclase ultraphyric basalts(PUBs)erupted on the Southwest Indian Ridge(SWIR)(51°E) to investigate the geochemical changes in order to better understand the magmatic processes occurring under ultraslow spreading ridges and to provide insights into the thermal and dynamic regimes of the magmatic reservoirs and conduit systems. The phenocryst cores are generally calcic(An_(74–82)) and are depleted in FeO and MgO. Whereas the phenocryst rims(An_(67–71)) and the plagioclase in the groundmass(An_(58–63)) are more sodic and have higher FeO and MgO contents than the phenocryst cores. The crystallization temperatures of the phenocryst cores and the calculation of the equilibrium between the phenocrysts and the matrix suggest that the plagioclase cores are unlikely to have crystallized from the host basaltic melt, but are likely to have crystallized from a more calcic melt. The enrichment in incompatible elements(FeO and MgO), as well as the higher FeO/MgO ratios of the outermost phenocryst rims and the groundmass, are the result of plagioclase-melt disequilibrium diffusion during the short residence time in which the plagioclase crystallized. Our results indicate that an evolved melt replenishing under the SWIR(51°E) drives the eruption over a short period of time.     

基于WOA18数据集的印度洋等密度面年代际变化研究

基于WOA18(World Ocean Atlas)温盐数据集,分析印度洋等密度面的气候态分布,而后选取1985—1994年、1995—2004年和2005—2017年3个时段,分析等密度面的年代际变化。研究给出了11个等密度面深度的气候态分布,其中σ₀=26.00 kg/m³的等密度面(参考压强为0 dbar)在 40°S附近露头,随着位势密度的增大,等密度面露头区逐渐南移直至消失;位势密度大于σ₀=26.95kg/m³且小于等于σ₂=37.00kg/m³的等密度面最深处均位于马达加斯加南侧,在北印度洋的深度变化不大。重点分析了σ₀=26.00 kg/m³,σ₁=31.87 kg/m³(参考压强为1 000 dbar),σ₂=36.805 kg/m³(参考压强为2 000 dbar)3个等密度面深度和盐度的年代际变化,研究表明两者均存在显著的年代际变化。对于σ₀=26.00kg/m³等密度面,深度先变浅后加深,年代际变化主要位于30°S—40°S(等密度面深度快速变化区);等密度面盐度在1995—2004年和1985—1994年的差异与2005—2017年和1995—2004年的差异中基本呈现相反的变化。 σ₁=31.87kg/m³和σ₂=36.805kg/m³的等密度面深度年代际变化都集中于40°S—50°S海域;总体上盐度的年代际变化前者表现为减小,后者表现为增加。     

张量CSAMT有效观测区域模拟对比分析

根据标量CSAMT、垂直双偶极源CSAMT、三偶极源CSAMT等多分量响应式设计程序,通过数值模拟给出其十字型场源的X方向和Y方向电偶极子电磁场各分量的场值分布图,发现十字型观测区域中存在着分布零散且较广的弱区,有效观测区域较小,且对地形条件要求苛刻,不利于在山区等地形起伏复杂地区施工.在旋转三偶极装置的原理基础上提出了多偶极子源矢量合成测量方式,相比较十字型场源的施工方式而言,通过矢量合成多组的电偶极子,有利于实现全区无弱区观测,同时场源铺设简便对各种地形有着较强的适用性.研究结果为张量可控源进一步的测量工作提供技术依据.     

西南印度洋岩浆补给特征研究:来自洋壳厚度的证据

西南印度洋中脊为典型的超慢速扩张洋中脊,其岩浆补给具有不均匀分布的特征.洋壳厚度是洋中脊和热点岩浆补给的综合反映,因此反演洋壳厚度是研究大尺度洋中脊和洋盆岩浆补给过程的一种有效方法.本文通过对全球公开的自由空气重力异常、水深、沉积物厚度和洋壳年龄数据处理得到剩余地幔布格重力异常,并反演西南印度洋地区洋壳厚度,定量地分析了西南印度洋的洋壳厚度分布及其岩浆补给特征.研究发现,西南印度洋洋壳平均厚度7.5 km,但变化较大,标准差可达3.5 km,洋壳厚度的频率分布具有双峰式的混合偏态分布特征.通过分离双峰统计的结果,将西南印度洋洋壳厚度分为0~4.8 km的薄洋壳、4.8~9.8 km的正常洋壳和9.8~24 km的厚洋壳三种类型,洋中脊地区按洋壳厚度变化特征可划分为7个洋脊段.西南印度洋地区薄洋壳受转换断层控制明显,转换断层位移量越大,引起的洋壳减薄厚度越大,减薄范围与转换断层位移量不存在明显相关性.厚洋壳主要受控于该区众多的热点活动,其中布维热点、马里昂热点和克洛泽热点的影响范围分别约340 km,550 km和900 km.Andrew Bain转换断层北部外角形成厚的洋壳,具有与快速扩张洋中脊相似的转换断层厚洋壳特征.     

西南印度洋中脊49.5°E离轴地壳结构

超慢速扩张西南印度洋中脊岩浆的集中供给在空间维度上表现为岩浆扩张段（NVR）与相邻的非转换断层不连续带（NTD）地壳结构的差异,而在时间维度上表现为离轴与沿轴地壳结构的差异.为了进一步揭示岩浆集中供给的时空分布特征,本文选取西南印度洋中脊热液区2010年海底地震仪深部探测中平行于洋中脊距轴部偏北约10 km的离轴测线d0d10,使用射线追踪正演和反演的方法,得到了NVR和NTD北侧离轴区域的地壳及上地幔P波速度结构,并与轴部速度结构进行了对比分析.研究结果表明：（1）NTD北侧离轴区域的地壳厚度约5.2 km,其厚度明显大于轴部NTD下方地壳厚度（~3.2 km）,由此推测洋脊轴部NTD区域形成的地壳在不断减薄;（2）NVR北侧离轴区域的地壳厚度约7.0 km,其厚度亦大于轴部NVR地壳厚度（~5.8 km）,表明在洋中脊演化过程中洋脊轴区域的岩浆供给在不断减少,其活动性在不断减弱.     

热带太平洋和印度洋海温年际变化的均方差分析

运用1951～1997年热带（20°N～20°S,50°E～80°W）海温（SST）资料求出其各月的均方差,结果表明:太平洋海温变化相对印度洋海温变化要明显,特别是赤道中东太平洋附近 （165～90°W,6°N～6°S）的海温变化比较显著,其海温的变化范围在2～4°C左右,3～4月份海温年际变化小,11～12月海温年际变化大;“暖池”附近洋面海温年际变化也小。而印度洋海域的海温变化范围在1～2°C左右,在印度洋南半球洋面海温变化比北半球洋面海温变化相对较大。同时,根据上述海温变化特征确定了几个海温年际变化最大的关键区。     

基于Argo浮标的热带印度洋混合层深度季节变化研究

根据2004-2005年热带印度洋(30°S以北)的Argo浮标(自持式海洋剖面观测浮标)温度-盐度剖面观测资料,采用位势密度判据(Δσθ=0.03 kg/m3),针对每个Argo浮标的温度-盐度观测剖面确定了海洋混合层的深度,然后采用Krig插值方法构建了3°×3°空间分辨率的月平均网格化混合层深度产品。通过与已有气候平均混合层深度资料的比较表明了该产品的合理性,在此基础上进一步对热带印度洋海盆尺度的混合层深度空间特征和季节变化规律进行了讨论。研究结果表明,Argo浮标资料可用于热带印度洋混合层变化的研究,为进一步研究热带印度洋海-气相互作用提供了基础资料。     

西南印度洋中脊玄武岩地球化学特征及其对岩浆过程的指示意义

对采自西南印度洋中脊(SWIR)50°E附近5个站位的玄武岩样品进行了岩石学和元素地球化学研究.样品主量元素、TAS分类图解和AFM图解显示,SWIR研究区样品类型主要为低钾拉斑玄武岩.相对原始地幔SWIR区玄武岩具有Ba、Nb、Sr负异常,K表现为正异常.稀土元素分配模式均为左倾型,具有轻微的Eu、Ce正异常;SWI...