Sr和Yb两个元素对花岗岩理论的重要意义——花岗岩研究的哲学思考

花岗岩研究已有几百年的历史,可是花岗岩却没有形成自己独立的理论体系,也没有系统的花岗岩分类。花岗岩非常复杂,如何化繁为简,归纳出花岗岩最本质、最核心、最关键的标志,是一个非常棘手的任务。本文从哲学的角度出发,发现Sr和Yb可能是两个具有特殊含义的元素,特殊在于,它们不仅具有一般微量元素的特点,还具有特殊的功能,关键是它们的行为与花岗岩部分熔融后残留的变质矿物组成(如石榴石、斜长石等)有关。可能正是由于这个因素,才使Sr和Yb具有其他微量元素所不可匹敌的功能。本文按照Sr、Yb的排列组合提出了一个系统的花岗岩分类。对于花岗岩的地球动力学意义,学术界一直有争论,本文认为板块构造只能影响到大陆边缘,影响不到大陆内部。大陆演化研究最重要的任务是恢复大陆地质历史上的变化,如大陆地质演化不同时期曾经发生过的伸展和挤压(有的还有旋转,是挤压的副产品)、抬升和垮塌、造山与盆地、加厚与减薄等。如何识别上述变化及其过程,目前在方法学上还十分困难。依靠Sr、Yb及其与残留相平衡的理论则提出了一个方案,能够解决或大体解决上述问题。例如,埃达克岩(高Sr低Yb)代表加厚地壳,南岭型(非常低Sr高Yb)代表减薄地壳,浙闽型(低Sr高Yb)和广西型(高Sr高Yb)代表正常厚度的地壳,喜马拉雅型花岗岩(低Sr低Yb)代表中压与高压过渡的状况。因此,按照Sr和Yb的变化,即可大致恢复地质历史时期大陆地壳温压条件的变化,推测大陆地貌的变化(平原、丘陵、高原、山脉),探讨构造应力的变化(挤压导致加厚,伸展导致减薄)等。此外,不同类型花岗岩还与成矿有关,大体是:埃达克岩与金铜有关,南岭型与钨锡有关,喜马拉雅型与金有关,而浙闽型、广西型基本上是不利于成矿的。但是,实践中也有金铜钨锡在空间上共生的实例,则金铜与钨锡可能成因上或成矿时代上或控矿因素上有所不同。问题还很复杂,还有许多现象很难解释,笔者只是从宏观角度给出了一个思路,一个概念,很多细节并不清楚。研究表明,科学与哲学是密切相关的,哲学是科学的高度概括。本文尝试从哲学的角度对纷繁复杂的花岗岩进行归纳和简化,只是一个初步的尝试,还有更多问题需要认真研究。     

基于数值预报模式的乡镇温度预报方法研究

利用2015年8月至2017年7月长兴岛站和交流岛站日最高气温、日最低气温实况资料,对ECMWF细网格2 m温度预报值和日本FSFE02(24 h地面形势场预报)、FSFE03(36 h地面形势场预报)进行了检验。结果表明:根据历史回归统计检验,ECMWF细网格模式24 h的2 m最高气温、最低气温预报效果显著,通过了0. 05信度显著性检验。对各月做相关分析,相关性均较好。利用前一日ECMWF细网格2 m温度预报值与长兴岛站实况差值,根据统计的ECMWF细网格2 m温度预报订正值,做出长兴岛站未来24 h的气温预报。交流岛站温度预报是在长兴岛站温度预报的基础上订正做出,经统计分析,交流岛站和长兴岛站的气温差值与地面形势场和风场有较好的对应关系,根据不同类型的地面形势场和风场订正值,做出交流岛站的温度预报。应用Matlab计算机语言的开发功能,提取ECMWF细网格2 m温度预报的最高、最低气温值,并录入当日长兴岛站和交流岛站最高、最低气温实况值,自动预报各站未来24 h最高气温、最低气温。创建可视化预报工作界面,实现乡镇温度预报自动化。     

华北雨季开始早晚与大气环流和海表温度异常的关系

本文利用国家气候中心的1961~2016年华北雨季监测资料、美国国家环境预报中心/大气研究中心（NCEP/NCAR）的大气再分析资料、NOAA海表温度资料,分析了华北雨季开始早晚的气候特征,然后利用合成分析、回归分析等方法,研究了华北雨季开始早晚与大气环流系统和关键区域海表温度的关系。结果表明,56 a来华北雨季开始最早在7月6日,最晚在8月10日,1961~2016年华北雨季开始平均日期是7月18日。华北雨季开始时间具有显著的年际变化,但雨季发生早晚的长期变化趋势不太明显。华北雨季开始早晚与西太平洋副热带高压（简称副高）、东亚副热带西风急流、东亚夏季风等环流系统的活动关系密切,当对流层高层副热带西风急流建立偏早偏强,中层西太平洋副高第二次北跳偏早,低层东亚夏季风北进提前时,华北雨季开始偏早,反之华北雨季开始偏晚。华北雨季开始早晚与春、夏季热带印度洋、赤道中东太平洋海表温度关系显著且稳定,当Ni?o3.4指数和热带印度洋全区海表温度一致模态（IOBW）为正值时,贝加尔湖大陆高压偏强,副高偏强偏南,东亚夏季风偏弱,导致华北雨季开始偏晚;当海表温度指数为负值时,则华北雨季开始偏早。     

江苏北部近海一次罕见大风天气过程成因分析

利用常规气象观测资料和自动站等非常规观测资料以及美国国家环境预报中心(NECP/NCAR1°×1°)再分析资料,对2017年11月17—18日一次强冷空气引发的江苏省北部近海大风天气的影响系统及物理量场特征进行了诊断分析。结果表明,1)高空横槽转竖使得强冷空气南下影响江苏省,造成气压梯度、变压梯度加大,气压梯度在大风形成的初期起主导作用,变压梯度有利于强风的维持。2)大风期间高层深厚的冷平流自上而下形成一条后倾式冷平流传输通道,地面风场加强,冷平流区明显下传发展。3)动量下传在此次过程中亦起了重要作用,大风形成初期,低层700—1 000 hPa出现低空动量下传并影响地面风场;高空槽过境后,高空动量能够影响地面风场。     

2017年5月7日广州特大暴雨模拟中的背景场影响分析

2017年5月7日广州发生了特大暴雨,为研究不同背景场资料对这次暴雨过程的影响,模式背景场分别采用美国NCEP的GFS资料和中国的T639资料,利用GRAPES_Meso模式对这次暴雨过程进行了数值模拟和影响分析;数值试验结果表明,采用不同的背景场对这次暴雨过程具有显著影响,用T639资料(T639_run)作为模式背景场大致模拟出了这次暴雨过程,而采用NCEP GFS数据(GFS_run)模拟的降水明显偏北。其原因是,采用T639资料做背景场时,华南暴雨区域存在深厚的水汽输送,同时存在强烈的上升运动,可以产生极端强降水;而采用GFS资料进行数值模拟时,实际暴雨区上空的上升气流较弱,水汽输送也较弱,使强降水落区偏北。GRAPES_Meso模式模拟的华南地区的云顶高度整体偏高,云顶温度整体偏低,相对来说,采用T639_run的模拟结果优于GFSrun的结果,该研究结果可以为云降水方案中的水物质和云量计算方案的改进和优化提供一定的参考。     

1961-2010年青藏高原气候变化特征分析

利用1961-2010年青藏高原及其周边地区158个气象站温度(包括平均温度、最低和最高温度)、降水和风速资料,对青藏高原的气候变化特征进行了分析。结果表明:(1) 1961-2010年青藏高原主体正在变暖变湿,但是高原东侧部分地区正在变暖变干,同时高原整体风速都在减小。(2)升温主要是夜间的最低温度贡献的。不同地区升温速率有差异,中部地区高于东部地区;平均温度和最高温度分别在1994年和1997年发生突变,突变后升温速率明显加快;三种温度都存在准8年周期震荡,其他短周期及更长周期震荡表现不一致。(3)降水量空间分布上表现为从东南向西北逐级减少,并且出现过多次突变,突变时间分别为1965年、1977年和1995年,突变前后降水的变化速率明显不同,降水存在准4年和准10年周期震荡。风速存在18～20年周期震荡。(4)青藏高原平均温度、最低温度及最高温度EOF分解的第一载荷向量均表现出全区一致的正值,中心区位于94°E-97°E一带,说明青藏高原腹地是平均温度、最低温度及最高温度变化最敏感的地区。(5)平均温度、最低温度及最高温度EOF分解的第二载荷向量大体表现出高原主体与东部以及北部边缘地带变化趋势相反,即高原主体升温(降温)时,东部及北部边缘地带是降温(升温)的。     

喀什站高空温度资料均一性检验与订正

利用加拿大环境部气候研究中心研发的RHtest均一化检验方法,结合历史台站沿革信息对喀什站各标准等压面高空温度资料进行了均一性检验和分析。结果表明:850～300 hPa共6个层次的高空日温度观测资料序列完整性较好。08时100 hPa月平均温度的缺测率3%,完整性较差,20时100 hPa的完整性最差,缺测率高达11.44%,其他层次的完整性则较好。喀什站温度资料的非均一性主要是由于台站位置变动、观测仪器换型、观测规范变更和辐射误差订正方法的变化引起的。在订正过程中发现,为了保证订正序列的可信度,需要充分考虑到原始观测序列的缺测率。08时年温度序列的断点数量要明显多于20时,08时序列的订正率达到了85.71%,而20时仅有100 h Pa一条序列做了订正。     

WRF模式中不同土地利用数据对新疆一次高温天气模拟的影响

本研究在WRF(v3.8.1)中分别使用MODIS 21类和USGS 24类土地利用类型数据,模拟了新疆2017年7月9日的极端高温天气,并在对模拟温度进行了高度订正的基础上,对比了两种土地利用数据对2 m温度预报的影响。结果表明:(1)MODIS和USGS在新疆地区的土地利用差异主要在阿尔泰山、天山以及南疆西部的昆仑山北部海拔3000 m以上的高山带,相应地,使用USGS模拟的这些高山带2 m气温明显高于使用MODIS的模拟值,最高偏高12 K左右,是全疆范围内两者偏差的极大值。(2)就新疆区域而言,使用USGS模拟的2 m气温整体优于使用MODIS的模拟值,且USGS模拟的2 m温度整体低于MODIS模拟的2 m温度。两者与实况的偏差多在2 K以内。(3)在伊犁河谷,MODIS土地利用类型主要为"旱地/草地",USGS为"草地"和"农田/林地马赛克"。伊犁河谷代表站点2 m温度模拟多以高温偏低、低温偏高为主。(4)与MODIS相比,USGS中哈密地区"农田/林地马赛克"所占比重明显增大。哈密地区多数代表站点高、低温均以偏低为主。(5)站点温度的高度订正多以调低为主,调低幅度最大值为1.9 K,出现在伊犁河谷的尼勒克站。站点2 m温度的调整幅度整体上明显大于MODIS和USGS模拟2 m温度的差值,由此可见温度高度订正的必要性。     

不同类型草地挥发性有机物排放特征的研究

2003年9月,对内蒙古草原不同类型草地挥发性有机物(VOC)的排放、太阳辐射、气象参数等进行观测,结果表明,固定和新的羊草样地、封育样地、不同程度放牧样地异戊二烯、α蒎烯、β蒎烯、柠檬烯、蒈烯的排放均有明显的日变化规律,并与可见光辐射以及温度有较好的一致性.羊草样地、封育样地、过度放牧、适度放牧样地异戊二烯排放的最大值分别为139.5、25.9、132.3、107.1(单位:μg·m-2·h-1,以碳计).多数情况下,异戊二烯排放通量的测定结果为羊草样地高于封育样地、过度放牧样地高于适度放牧样地.不同程度放牧样地α蒎烯、β蒎烯、柠檬烯、蒈烯等的排放具有明显差别,一般是过度放牧草地高于适度放牧草地.剪草增大了绝大部分VOC组分的排放、以及过度和适度放牧草地VOC的排放,剪草可以造成过度和适度放牧草地异戊二烯排放在中午前后的增加.剪草后,过度放牧草地异戊二烯、α蒎烯、β蒎烯、柠檬烯、蒈烯等的排放通量均远大于适度放牧草地的相应值.土壤异戊二烯、α蒎烯、β蒎烯等的排放很小,分别占相近可见光辐射和温度条件下固定羊草样地排放的0.2%、0、3.0%.     

京津冀地区井水温度的数字化观测及其地震前兆监测效能的评估

较为系统的分析了北京、 天津、 河北地区井水温度观测现状及年、 月、 日不同层次上的动态特征, 及其在相关的地震前兆监测中发挥效能的可能性做了宏观的评估。 评估结果表明, 74.7%井的水温观测正常运行, 58.6%的井在地震中期或中短期的前兆监测发挥效能, 67.8%的井在地震短期前兆监测发挥效能, 41.2%的井在地震短临前兆监测中有可能发挥一定效能。 文中还提出了进一步发挥井水温度观测监测效能的若干建议。