水下收缩裂隙形成过程及裂缝充填模式研究

通过野外实地考察测试,对水下收缩裂隙整体形成过程、裂隙内充填物沉积模式、影响因素等进行了详细讨论,并且建立了相应的地质理论模型。水下收缩裂隙的形成共分4个阶段,依次为:泥水混合物进入低洼地带的初始混浊状态;沉积压实稳定阶段;水位线下降,盐度增大,裂隙形成阶段;沉积裂隙充填阶段。其中“异常高压作用”,对于初始裂隙的形成、沉积物孔隙水的有效排出以及主要渗流通道的发育起到了重要作用。单一泥质地层裂隙内充填物沉积模式与沙泥互层的多旋回地层略有差异,主要表现为沙层的润滑作用以及对早期裂隙内充填物类型的影响。上述两种地层裂隙内充填物沉积特征均与后期充注期次相对应,表现出很好的韵律性。裂隙纵剖面中生物发育层的出现,对裂隙内充填物的物理、化学性质将产生重要影响。     

Precursory atmospheric teleconnection patterns for strong Siberian High events

本文利用日本55年逐日再分析资料,发现在SH异常增强前,有三种不同的大气遥相关型前兆信号,即斯堪的纳维亚(SCA)型,西太平洋(WP)型,极地-欧亚(POL)型.据此,本文将异常增强的SH分为对应的三类事件.合成结果表明,三类事件在典型环流特征和对东亚气温的影响上存在着明显的不同.具体而言,SCA类事件主要表现为在欧亚中高纬度上自西向东的波列异常,WP类事件表现为环流异常自下游太平洋/俄罗斯远东地区向西发展的特征,POL型事件的显著信号则来源于自极区向南移动的反气旋式环流异常.在对东亚地表气温的影响上,SCA类与POL类事件类似,它们均可造成大范围的低温异常.而WP类仅在我国北方和东部地区造成强度较弱的地表气温异常,但该异常的持续性特征较明显.     

三千万年以来西太平洋黏土矿物记录的亚洲干旱及构造-气候驱动

亚洲内陆是全球第二大风尘源区,其构造和气候演化对区域和全球气候环境有重要影响.西太平洋是亚洲风尘向东输送的主要沉积汇.黏土矿物作为容易长途搬运的细颗粒大陆风化产物,被广泛应用于古气候和风化历史重建,但亚洲大区域范围、长时间尺度黏土矿物记录的整体演化趋势及响应机制还不甚清晰.我们利用西太平洋深海钻探计划(DSDP)292和296站位两个长尺度、连续、高分辨率沉积物岩芯的黏土矿物和Sr-Nd同位素组成,约束了沉积物来源,并重建了渐新世以来风尘源区的干旱演化历史.结果表明,菲律宾海黏土粒级沉积物主要为亚洲内陆风尘和西太平洋岛弧风化产物的混合.基于黏土矿物组成及风尘通量等指标重建,揭示出中亚风尘源区自晚渐新世以来持续干旱化,在约20、14、7和3Ma出现阶段性干旱化加剧.综合已发表的亚洲黏土矿物记录与其他地区记录对比,发现亚洲地区伊利石和绿泥石相对含量在晚新生代的增长更为显著,这种不一致性明显出现始于约20Ma,而约3Ma之后出现全球一致的伊利石快速增加.综合构造与气候记录,我们认为20～3Ma期间来自亚洲物源的伊利石和绿泥石增加主要响应于喜马拉雅-青藏高原的构造隆升,而3Ma以来主要响应于北...     

1月北大西洋东部-乌拉尔山阻塞高压频次年际尺度偶极子模态特征

基于观测和再分析资料,本文研究了近几十年来1月北大西洋东部-乌拉尔山阻塞高压频次年际变异主导模态特征及与其相联的大气背景场。结果表明,1980—2019年冬季(12月—次年2月)该地区阻塞高压频次年际变异的主导模态存在明显月际差异:12月表现为北大西洋东部-欧洲西部地区阻塞高压频次的显著同位相变化,1月为北大西洋东部-欧洲西部与乌拉尔山地区阻塞高压频次的具有显著的反位相变化即偶极子模态,2月则为北大西洋东部-乌拉尔山阻塞高压频次的显著同位相变化。进一步研究表明:1月北大西洋东部-乌拉尔山阻塞高压频次偶极子模态与同期局地纬向西风、纬向风垂直切变、经向位涡梯度等大气背景场异常偶极型变化相联系。当乌拉尔山地区关键大气背景场为负异常,而北大西洋东部-欧洲西部为正异常时,两个地区阻塞高压频次分别增加和减少,呈现偶极子模态;反之亦然。阻塞高压频次偶极子模态及相关的背景环流异常可通过调节水平温度平流、垂直运动和水汽输送等来影响1月欧亚北部气温和降水,以及它们的极端事件频次。当阻塞高压频次偶极子模态处于正位相时,乌拉尔山北部(南部)和欧洲南部增温(降温),极端暖、冷事件频次分别增加(减少)和减少(增加...     

北太平洋冬季西部发展型天气尺度涡旋对平均流的影响

在中纬度北太平洋大气强斜压区,存在频繁的天气尺度涡旋活动,通过水分、动量和能量输送维持大气环流。为了进一步研究天气尺度涡旋发生发展与大尺度环流之间的联系,利用1981—2013年再分析资料,筛选出西部发展型天气尺度涡旋114个偏强日和87个偏弱日,给出了西部发展型天气尺度涡旋异常导致的动力和热力强迫的变化,同时从能量转换的角度分析了西部发展型天气尺度涡旋与平均流之间的相互作用,并探讨了其与西太平洋遥相关型的关系。结果表明:西部发展型天气尺度涡旋通过动力强迫和热力强迫影响平均流,其中动力强迫主要造成北太平洋中纬度上空的西风气流加速并向北移动;热力强迫的作用则是减弱中纬度大气斜压性。同时,强西部发展型天气尺度涡旋有利于西北太平洋上空对流层低层斜压有效位能向扰动动能的转化增大和扰动动能向平均流的转化增大,有利于中纬度地区对流层高层平均流向扰动动能的转化增大。此外,西部发展型天气尺度涡旋通过与平均流的作用,对维持西太平洋遥相关型的负位相有一定影响。     

2012年1月、2016年1月东亚两次极端严寒事件及其与北极增暖的可能联系

自20世纪80年代后期以来,我国频繁出现暖冬,直到2004年以后这种状况出现明显的变化,冷冬出现的频次明显增多了。在全球增暖、北极海冰减少明显的背景下,冬季极端严寒的强度非但没有减弱反而似乎还在增强,造成灾害性的影响也越发引人关注。在上述背景下,2012年1月、2016年1月在东亚发生了两次极端严寒事件。本文的目的就是通过合成和相关分析,研究这两次极端严寒事件演变的主要特征,及其与北极增暖的可能联系。这两次极端严寒事件的环流演变截然不同。对于2012年1月的极端严寒事件,海平面气压异常主要呈现由东向西传播,在演变过程中,阿留申区域海平面气压超前西伯利亚高压,因此大气环流的下游效应起主要作用。对于2016年1月的极端严寒事件,冷空气主要由西北向东南传播。两次极端事件的主要降温区域的移动路径截然不同。2012年1月冷空气爆发以后主要在亚洲大陆中、高纬度维持并向西传播,其南传影响亚洲低纬度区域明显弱于2016年的冷事件。而2016年1月的主要降温区以沿东亚向南移动为主,强降温区直接南下至热带区域。两次极端严寒事件爆发前期大气环流演变的共同点:中、高纬度区域环流能量交换活跃,表现为中纬度高度脊加强北伸,从而把较低纬度的暖空气输送至北极区域,高纬度区域对流层中层呈现多极结构。这种多极空间结构是亚洲冷空气向南爆发的重要前兆信号。冬季北极阶段性增暖过程首先是中纬度高度脊加强北伸的结果。对影响东亚的极端严寒过程,乌拉尔附近区域的高压脊以及位于北美西部的高压脊加强北上、协同演变是至关重要的。2016年1月东亚极端严寒过程与2015年12月末北极快速增暖没有必然联系。     

两广地区前、后汛期降水异常反位相现象及可能机理

利用1961—2018年中国地面气象台站2 400站中广东省和广西壮族自治区(两广地区)134站逐日降水资料、英国Hadley中心逐月海表温度资料、NCEP/NCAR逐月再分析资料,筛选了两广地区前汛期降水正(负)异常、后汛期降水负(正)异常的年份,即前、后汛期降水异常反位相年份。结果表明,近60 a来,两广地区前、后汛期降水反位相现象与热带西太平洋海温异常存在密切联系。前汛期期间,当热带西太平洋海温为负异常时,大气对该冷源的Rossby波响应引起西北太平洋反气旋环流异常,且水汽由热带西太平洋向两广地区输送并辐合,同时两广地区为水汽的湿平流区域、风场异常辐合区域,其上空受异常上升运动控制,这样的环流配置有利于两广前汛期期间降水正异常。热带西太平洋海温负异常可持续至后汛期期间,大气的Rossby波响应所致的西太平洋反气旋较前汛期偏西北,两广地区为水汽异常辐散区域,同时水汽干平流且风场异常辐散,受异常下沉运动控制,不利于两广地区降水的产生。反之亦然。     

鄂西地区深层页岩气储层岩相孔隙结构特征差异及其控制因素——以YT1和YT3井五峰—龙马溪组页岩为例

岩相页岩孔隙结构是影响页岩气储集及运移能力的重要因素。以鄂西地区五峰—龙马溪组深层页岩为例,采用小角中子散射、高压压汞和场发射扫描电镜等实验方法,对比不同岩相页岩孔隙结构特征,明确不同岩相页岩孔隙结构特征差异及其控制因素。结果表明：鄂西地区五峰—龙马溪组页岩划分为高有机质硅质页岩岩相、中有机质硅质页岩岩相和低有机质黏土/混合质页岩岩相,不同岩相总孔隙度为1.76%～4.27%;高有机质硅质页岩和中有机质硅质页岩储集空间以有机孔为主,低有机质黏土/混合质页岩储集空间以无机孔为主,微裂缝发育程度为高有机质硅质页岩>中有机质硅质页岩>低有机质黏土/混合质页岩;有机质丰度和矿物组分是不同岩相页岩孔隙结构差异主控因素,随总有机碳质量分数和硅质矿物质量分数降低,有机孔密度和孔径显著下降,孔隙结构非均质性减弱,微裂缝发育程度逐渐降低。高有机质硅质页岩相具有较强生烃潜力,微裂缝发育程度较高,为研究区段最优页岩相。总有机碳质量分数和矿物组分是五峰—龙马溪组深层页岩气储层不同岩相孔隙结构特征差异关键因素,高有机质硅质页岩相为研究区段最优页岩相。该结果为鄂西地区下寒武统五峰—龙马溪组深层页岩气储...     

热带外太平洋通过海洋过程对热带太平洋的影响

利用MOM2海洋环流模式分别研究了年际和年代际尺度上热带外太平洋通过海洋过程对热带太平洋的影响.利用1945~1993年COADS资料的表面通量强迫海洋模式,积分46 a作为模式控制试验.取热带外太平洋海表面强迫为气候值做敏感性试验.将控制试验结果减去敏感性结果就可以得到热带外太平洋通过海洋过程对热带太平洋的影响.结果表明,年际尺度上,主要是海洋波动过程起作用,但总的海洋过程的影响较小.年代际尺度上,主要是副热带环流输送起作用,其中包括平均环流输送的温度异常以及异常环流输送的平均温度,并且后者贡献相对较大.年际和年代际尺度上,热带太平洋的温度异常主要发生在密度跃层附近.研究发现热带外南太平洋对热带和热带外太平洋之间的水量交换有影响,而热带外北太平洋的影响较弱.     

北太平洋副热带模态水形成区潜沉率的年际变化及其机制

根据Huang和Qiu 1995年的潜沉率计算公式,采用同化的海洋模式资料和海洋-大气界面的通量观测资料,计算了北太平洋副热带海域3个模态水形成区逐年的潜沉率,研究了潜沉率产生年际变化的机制.研究结果表明:西部、中部和东部3个模态水形成区潜沉率的年际变化主要周期分别为6,2~5和2 a;北太平洋副热带模态水的3个形成区的潜沉率都发现年代际的变化特征:在1985年以前,西部模态水形成区的潜沉率年际变化最为显著,但1985后年际变化振幅明显减小;在中部模态水形成区,1975~1992年间潜沉率随时间的变化的振幅较大,潜沉率在这段时间内的平均值也达到33.99 m/a,而在1970~1975年间和1993~1998年间潜沉率都小于20 m/a;西部副热带模态水形成区的潜沉率的年际变化与这里海面的净热通量的年际变化有很好的相关性,中部副热带模态水形成区潜沉率的年际变化则取决于局地Ekman流的年际变化,而在东部模态水形成区局地风应力旋度的变化直接影响潜沉率的大小.