温度对煤系泥岩力学特征影响的试验研究

利用RMT-150B岩石力学试验系统和GD-65/150高低温环境箱,对经历不同温度后煤系泥岩的力学特性进行试验研究,分析不同温度下煤系泥岩的应力-应变全过程曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量、变形模量以及泊松比受温度的影响。研究结果表明,不同温度下泥岩的力学特性有差异。随温度的升高,其峰值应力、峰值应变有不同程度的降低,其峰值应力从25℃时的9.153 MPa下降到55℃时的8.271 MPa,降幅为9.6%;峰值应变从25℃时的11.002×10-3下降到55℃时的8.249×10-3,降幅达25.0%。弹性模量随温度的升高逐渐减小,变形模量随温度的升高而增大,泊松比随温度的升高逐渐减小,由此得到各参数变量随温度的变化关系。研究成果可为深井高温软岩巷道的围岩控制提供理论基础。     

The relationship between apparent equilibrium temperature and closure temperature with application to oxygen isotope geospeedometry

Oxygen isotope fractionation between coexisting minerals in slowly cooled rocks conveys information about their cooling history. By using the fast grain boundary （FGB） model to simulate closed-system diffusive ex- change of oxygen isotopes between coexisting minerals, I show that the apparent equilibrium temperatures （Tae） by the mineral pair with the largest isotopic fractionation （PLIF） always lies between the closure temperatures （To） of those two minerals. Therefore, when the rate of oxygen diffusion and hence Tc for the PLIF chance to be comparable （such as in the case of quartz and magnetite）, Tae will serve as a good approximation of To regardless of variation in mineral proportions. The specialty of the PLIF in constraining Tac within their Tc range can be generalized to other stable isotope systems and element partitioning. By approximating Tc with Tac and inverting Dodson＇s equation, the cooling rate of plutonic or metamorphic rocks can be inferred.     

2001—2020年中国地表温度时空分异及归因分析

地表温度（LST）变化对陆面过程的能量收支平衡与生态系统稳定有着至关重要的影响。本文基于MOD11C3数据,使用回归分析、GIS空间分析、相关性分析及质心模型等方法,分析了中国2001—2020年LST变化及其时空分异格局;运用地理探测器识别中国38个生态地理分区下LST变化的主导因子,进而探寻其形成原因。结果表明：① 中国2001—2020年LST气候平均值为9.6 ℃,整体呈东南及西北干旱区高、东北及青藏高原低,平原高、山区低的基本格局;LST与海拔呈显著负相关,相关系数达-0.66;第一阶梯负相关性最为显著,相关系数达 -0.76,LST递减率为0.57 ℃/100 m;② 中国2001—2020年LST倾向率为0.21 ℃/10 a,升温区占国土面积的78%,整体呈现“多核式升温,轴线式降温”的空间特征;③ 中国LST及变化具有显著的季节性特征,冬、夏两季均温空间分布较其他季节的差异较大且波动更为明显;季节性升/降温区的质心轨迹呈环状,且运动呈现出对应的季节性反向轨迹,降温区质心移动幅度更大,说明降温区的区域差异性和季节变异性较大;④ 中国LST变化由自然影响与人类活动共同驱动,其中自然因素贡献更大,日照时数和海拔是关键因子;两大主导类型在空间分布上与“胡焕庸线”高度吻合,其以东区域多以人类活动强度为主导并与地形因子共同作用,而以西区域则多以自然因素为主,通过与气候、地形、植被等因子的相互耦合从而增强/削弱LST变化幅度。本文可为应对气候变化、解析地表环境模式、保护生态环境等方面提供科学参考。     

河西绿洲农田土壤呼吸特征及其对长期施肥的响应

以河西走廊典型的荒漠绿洲新垦农田为研究对象,设置9个施肥处理（高量有机肥,M3;高量氮磷肥,NP3;低量氮磷肥+高量有机肥,NP1M3;低量氮磷钾肥,NPK1;中量氮磷钾肥,NPK2;高量氮磷钾肥,NPK3;低量氮磷钾肥+高量有机肥,NPK1M3;中量氮磷钾肥+中量有机肥,NPK2M2;高量氮磷钾肥+低量有机肥,NPK3M1）,于2019—2020年7—8月采用LI-COR 8100对玉米农田土壤呼吸进行观测,分析土壤呼吸的变化、日动态及其主要影响因素。结果表明：（1）不同施肥处理,土壤呼吸速率M3>NP3>NPK1M3>NPK3M1>NPK2M2>NP1M3>NPK2>NPK3>NPK1,单施有机肥能显著提高土壤呼吸速率,较其他处理增长22.1%—41.4%。（2）不同施肥措施土壤呼吸日变化呈单峰曲线,峰值出现在13：00—16：00,土壤呼吸日变化主要受土壤温度变化的影响。（3）土壤温度和土壤湿度分别解释了土壤呼吸变化的24.2%—44.8%和7.7%—36.4%,土壤呼吸与土壤温度显著正相关,而与土壤湿度无显著相关性,不同施肥处理土壤呼吸温度敏感性系数Q₁₀值1.419—1.600。（4）土壤呼吸与有机质、总氮、总碳、碱解氮存在显著正相关关系,施用有机肥使土壤有机质、总氮、总碳、碱解氮分别提升188.9%、80.5%、79.3%、147.0%,进而促进土壤呼吸,土壤呼吸与玉米产量无显著关系。不同的施肥措施会对土壤质量和土壤呼吸产生不同影响,有机肥和氮磷钾化肥的平衡施用,能够在提升土壤质量的同时减少碳排放,可在生产实践中采用。     

滇黔静止锋减弱北抬期间环流特征分析

采用2010—2021年深秋初冬时节（11—12月）ECMWF细网格2 m温度预报资料,以及实况地面气压场、综合观测资料、卫星资料与NCEP/NCAR提供的FNL再分析资料,对滇黔静止锋减弱北抬期间贵州境内84个国家观测站72 h内逐日最高温、最低温进行检验评估。结果发现,滇黔静止锋活动期间相对于平均状态,其预报准确率均显著降低而平均均方根误差明显增加,其中2014年ECMWF预报准确率不足20%,几乎丧失预报能力。为此,以2014年发生的19次滇黔静止锋减弱北抬个例进行合成分析,发现各层环流和要素场特征较平均状态均发生了明显变化。主要表现为：200 hPa上,静止锋摆动期间较平均状态急流入口有所东移,其南北界区域总体变窄,急流中心平均强度由65.0 m/s下降到60.0 m/s;500 hPa上,中高纬两槽一脊形势变得更加不明显,冷空气势力减弱,环流纬向度增大;要素场上,相对平均状态,0℃线均位于600 hPa附近,中低层气温呈现明显增温状态,700~850 hPa逆温状态变弱甚至消散,在低层风场上表现为南风增强、涡度增大。因此,当滇黔静止锋发生减弱北抬时,其环流和要素场特征相对平均状态均发生强度和位置上的变化,在预报工作中,可以此特征判断静止锋是否减弱北抬,更好地进行地方预报与服务。     

我国东南沿海午后短时降水极端峰值强度与湿度和地表气温的关联

利用中国东南沿海地区55个站点的逐时降水、日平均地面温湿场、低空气温露点差及OISST海表温度资料,对午后短时降水的极端峰值强度与湿度和地表气温的关联进行分析。结果表明,东南沿海地区午后短时降水极端峰值强度随气温的变化趋势存在明显变化,日最高气温低于29℃时,峰值强度随气温升高而上升;日最高气温高于29℃时,峰值强度随气温升高而下降。分析水汽条件作用发现,峰值强度在高温条件下随气温的升高而下降的现象与相对湿度变化有关,日最高气温较高时,相对湿度随气温的升高而大幅减小。初步分析可知,当陆地达到较高温度并进一步增温时,附近海域海表温度变化不大,使得洋面水汽含量增加较少。在陆地水汽主要来自于海洋的情况下,伴随陆地的进一步升温,地表相对湿度将减小。     

黑龙江省1981-2010年气候平均值的变化及对气候评价的影响

利用黑龙江省气候评价业务使用的71个气象台站的气温、降水和日照时数资料,对1981-2010年气候平均值和1971-2000年气候平均值进行比较。结果表明:黑龙江省大部地区年平均气温升高,冬季偏暖突出;年降水量大部地区增多,春季、夏季、冬季降水量增多,秋季减少,7月降水量增幅最大;年日照时数大部地区减少。     

阿城近50a气候变化特征分析

本文根据黑龙江省阿城市1961-2013年间的逐月气温和降水量资料,对阿城市近53 a的气候变化特征进行分析。结果表明:近53 a来阿城市年平均气温呈上升趋势,年平均气温以0.28℃/10 a的幅度上升,其中以冬季增温最为明显,春、秋季增温次之,而夏季的变化趋势则不明显。降水量的年变化略呈现下降趋势,年降水量大小存在波动变化,有一个2-3 a的变化周期,近10 a平均降水量比近50 a平均降水量减少了19 mm。     

贵州省近30a秋风的气候特征分析

利用1981—2010年30 a贵州省78站逐日日平均气温数据和NCEP/NCAR逐日的再分析资料,采用合成、EOF分解、傅立叶滤波等方法,分析了贵州省秋风的气候特征。结果表明:贵州省秋风天气强度有自西向东部或向东南部、东北部递减的分布规律。贵州省异常秋风过程次数的空间分布表现为全省各站呈同位相变化,进入2000年后,秋风过程次数由全省秋风偏弱偏少型转为全省秋风偏多偏强型。在环流场上,纬向西风在不断东移的过程中不断分裂出短波槽引导冷空气南下影响贵州,形成秋风天气过程,因而造成的秋风过程时间较长,强度较大。对秋风过程的环流场进行滤波表明:1波对于秋风过程有着十分显著的影响,而1波、2波在时间上的配合对于秋风过程也非常重要。     

贵州省冬季人体舒适度对温湿环境的响应

在贵州冬季相对湿度大、风速小的气候背景下,综合考虑气温和相对湿度对人体舒适度的影响,计算并讨论了9个市州代表站人体舒适度指数IHC及其对温湿环境的响应,发现贵州省冬季低温、高湿对IHC指数具有负贡献,其中气温的高低对IHC指数影响尤为明显,并且在平均相对湿度越高的环境下,IHC指数对平均气温的变化就具有越高的敏感性,因此在贵州省西部和北部地区冬季由于平均气温较低、加之平均相对湿度较大,人体舒适感降低尤为明显。从回归方程出发,讨论贵州省冬季△IHC对△T=1σ或△RH=1σ变化的响应,发现平均气温是影响IHC指数变化的主要指标,而相对湿度作为辅助指标对IHC指数有着增大或减小的调节作用。通过分析IHC指数的稳定持续性,发现其能有效客观的表征出贵州省低温的持续性特征,并且能反映出在平均相对湿度较高的环境下,人体感觉的不舒适持续日数增加,即加大了人体的不舒适感。