基于GRACE RL06数据监测和分析南极冰盖27个流域质量变化

本文基于CSR最新公布的GRACE RL06版本数据,采用Slepian空域反演法估算了南极冰盖27个流域的质量变化.Slepian空域反演法结合了Slepian空间谱集中法和空域反演法的技术优势,能够有效降低GRACE在小区域反演时信号出现的严重泄漏和衰减,进而精确获得南极冰盖在每个流域的质量变化.相对于GRACE RL05版本数据,RL06在条带误差的控制上要更加优化,获得的南极冰盖质量变化时间序列也更加平滑,但在趋势估算上差别并不明显（小于10 Gt/a）.本文的估算结果显示：在2002年4月至2016年8月期间,整个南极冰盖质量变化速率为-118.6±16.3 Gt/a,其中西南极为-142.4±10.5 Gt/a,南极半岛为-29.2±2.1 Gt/a,东南极则为52.9±8.6 Gt/a.南极冰盖损失最大的区域集中在西南极Amundsen Sea Embayment（流域20-23）,该地区质量变化速率为-203.5±4.1 Gt/a,其次为南极半岛（流域24-27）以及东南极Victoria-Wilkes Land（流域13-15）,质量变化速率分别为-29.2±2.1 Gt/a和-19.0±4.7 Gt/a,其中Amundsen Sea Embayment和南极半岛南部两个地区的冰排放呈现加速状态.南极冰盖质量显著增加的区域主要有西南极的Ellsworth Land（流域1）和Siple Coast（流域18和19）以及东南极的Coats-Queen Maud-Enderby Land（流域3-8）,三个地区质量变化速率分别为17.2±2.4 Gt/a、43.9±1.9 Gt/a和62.7±3.8 Gt/a,质量增加大多来自降雪累积,比如：Coats-Queen Maud-Enderby Land在2009年和2011年发生的大规模降雪事件,但也有来自冰川的增厚,如：Siple Coast地区Kamb冰流的持续加厚.此外,对GRACE估算的南极冰盖质量变化年际信号进行初步分析发现,GRACE年际信号与气候模型估算的冰盖表面质量平衡年际信号存在显著的线性相关关系,但与主要影响南极气候年际变化的气候事件之间却不存在线性相关关系,这说明南极冰盖质量变化的年际信号主要受冰盖表面质量平衡的支配,而气候事件对冰盖表面质量平衡的影响可能是复杂的非线性耦合过程.

     

南大洋海冰影像地图投影变换与瓦片切割应用研究

南大洋海冰分布是南极考察过程中影响破冰船航行的重要因素,也是南极研究的重要内容之一。目前国际上不同机构发布的南大洋海冰分布图,大多是球面投影,不能直接用于主流的瓦片地图发布。将极方位立体投影海冰图转换为目前主流的网络墨卡托投影地图,并利用合适的图像重采样方法,按照不同级别比例尺进行瓦片切割和编号存储,最终实现海冰影像地图的发布共享是本文的主要研究内容。笔者对不同的图像重采样方法进行了比较,分析了最邻近点采样方法、双线性内插和双三次卷积重采样方法的优劣,针对本文的研究优选双线性内插方法进行影像地图瓦片的切割,并最终叠加融合在Google地图上,实现了Google底图、准实时海冰影像图与破冰船走航位置的集成显示,为雪龙船的冰区航行提供了重要的数据支撑。     

钾稳定同位素研究综述

钾稳定同位素是重要的非传统稳定同位素体系,也是近年来迅速发展的热门研究课题。对钾同位素研究历史和现状进行综述,具体包括以下内容:(1)总结了钾元素的地球化学和宇宙化学性质,包括钾在主要地质储库(地幔、地壳、海洋)中的丰度及其分配,钾在岩浆演化中的不相容大离子亲石性,常见含钾火成岩/沉积岩矿物以及钾在表生过程中的循环,也包括主要行星物质(球粒陨石、非球粒陨石、火星和灶神星陨石以及月球样品)中钾的含量、赋存状态、主要矿物,钾在太阳星云冷凝、行星积聚以及岩浆海过程中的中等挥发性质;(2)介绍了钾同位素的研究历史,从1922年Dempster利用最早的质谱仪测量钾同位素在自然界的丰度,到Taylor和Urey在1938发表的经典的钾同位素分馏实验,再到Humayun和Clayton在1995年发表的钾同位素领域的经典研究,最后到近几年的进展;(3)介绍了对钾的前处理(离子交换柱法)以及钾同位素的主要测量方法,包括早期热电离质谱仪法(TIMS),二次离子质谱仪法(SIMS)和近十几年以来高速发展的多接收电感耦合等离子体质谱仪法(MC-ICP-MS)及其不同的技术路线;(4)介绍了高精度钾同位素比值在低温地球化学和生物地球化学中的应用,包括钾同位素在地表的风化过程中、海水洋壳的反向风化作用中的分馏及其在示踪全球钾元素循环和洋壳俯冲等过程中的应用;(5)介绍了高精度钾同位素比值在高温地球化学中的应用,包括钾同位素在岩浆分异和矿物结晶过程中的分馏;(6)介绍了高精度钾同位素比值在宇宙化学中的应用,包括在太阳星云冷凝、行星凝聚、月球形成大碰撞、岩浆海、火山喷发去气过程中的分馏作用。     

东特提斯喜马拉雅下白垩统碎屑锆石U-Pb年代学及其古地理

东特提斯喜马拉雅在中生代位于东冈瓦纳大陆的结合部位,其古地理对于了解东冈瓦纳大陆裂解至关重要.对东特提斯喜马拉雅塔嘎地区沉积地层进行了详细的碎屑锆石U-Pb年代学研究.结果表明,东特提斯喜马拉雅塔嘎地区采样剖面沉积下限为126.6±2.7 Ma.碎屑锆石年龄谱显示东特提斯喜马拉雅塔嘎地区采样地层主要包含～520 Ma、...     

利用航磁、重力资料研究川滇地区大陆变形特征

利用航磁、重力资料对川滇地区大陆变形特征进行了研究。航磁异常揭示了研究区内的基底性质及其横向差异,研究区内的强烈地震主要集中在航磁异常突变带上,基底性质横向差异有利于应力的相对集中,成为地震孕育和发生的有利部位。康定—绵阳一带刚性基底的阻挡造成了青藏高原下地壳物质向东的塑性流动被迫转向南东—南南东方向,进而造成了川滇菱形块体内广泛的地壳增厚,布格重力异常等值线呈向南东伸出的舌状是其地壳增厚作用的直观反映。川滇地区的大陆变形特征既存在广泛的地壳增厚现象,同时在下地壳塑性流动的驱动下,中、上地壳破碎成大小不一的块体,变形特征表现出整体刚性,因而不能简单地套用“地壳增厚”或“大陆逃逸”模式。     

中国大陆地壳“镶嵌与叠覆“的结构特征及其演化

初步探讨了中国大陆地壳“块带镶嵌多层叠覆“的结构特征和多阶段的构造演化过程.中国大陆地壳新元古代中期以来的一级构造单元有中朝、塔里木、扬子、敦煌4个陆块和中央、西北、东北、西南、东南5个造山区(带).中朝陆块的形成源于古元古代期间发生的古大陆裂解;扬子、塔里木和敦煌陆块的形成源于新元古代早期发生的古大陆裂解.西北造山区的形成源于古生代晚期洋盆关闭、大陆碰撞并叠加新生代陆内再造山;东北造山带的形成过程包括古生代碰撞造山及中生代增生、碰撞造山;中央造山带至三叠纪大陆碰撞才最后形成并叠加有新生代再造山;东南造山带的形成经历了古生代至新生代的多次造山作用;西南造山带主要是中-新生代造山作用的产物.这些单元都具有“块带镶嵌多层叠覆“的结构特征和多阶段构造演化的特点.中国大陆地壳的形成与演化可以划分为太古宙-古元古代、中元古代-新元古代早期、新元古代中期-古新世和始新世以来4个构造阶段,每个阶段都对应不同的超大陆裂解-聚合旋回.其中新元古代中期以来的地壳形成演化与全球洋陆格局中的古亚洲洋、古特提斯洋、古太平洋、特提斯洋和太平洋5个动力学体制有关,相应地可以归结为古亚洲、古特提斯、古太平洋、特提斯和太平洋5个造山域.正是这些多阶段的超大陆裂解-聚合旋回及多个构造体制的叠加,形成了中国大陆地壳“块带镶嵌多层叠覆“的结构特征.     

2004年夏季台湾浅滩及其邻近海域悬浮体成分与分布特征

本文根据2004年7月25日至8月10日在台湾浅滩及其邻近海域获取的悬浮体样品,采用了"微孔滤膜法"取得数据,利用偏光显微镜、体视显微镜和扫描电镜及能谱分析,结果表明:悬浮体含量在水平分布上为由近岸向外逐渐降低,总体上表层悬浮体含量高于底层;悬浮体的成分包括粗颗粒组份(它生矿物碎屑、自生矿物和生源碎屑)和细颗粒组份(无机矿物颗粒和超微生源颗粒),其中表层矿物碎屑分布特征为由岸向外递减,底层矿物碎屑则为近岸低、浅滩区高和浅滩外侧低;自生矿物和表层生源碎屑都具有自岸向外增加的特点;细颗粒组份中无机矿物颗粒为主,超微生源颗粒含量较少.研究区悬浮体分布受水文因素、物质来源及海底地形的影响,中国大陆陆源输入影响研究区悬浮体成分及其分布特征.     

新疆科古琴山晚石炭世火山岩及其地质意义

分布于新疆中天山西段科古琴山一带的中酸性火山岩,是晚石炭世构造-岩浆喷发活动的产物,反映该区一次重要的构造-火山地质事件.对其岩石及地球化学特征研究表明,该火山喷发活动形成于活动陆缘构造环境,具有大陆裂谷火山岩系和岛弧火山岩双重特征,属较为典型"滞后型"弧火山岩.     

基于改进FCLS算法的南极海冰密集度估算及算法比较

海冰具有良好的热力隔绝效应,它通过影响海洋和大气的热交换进而影响全球的气候变化。海冰密集度是极区海冰研究的重要指标之一。为实现高空间分辨率多类型海冰密集度的估算,本文将亮温极化梯度率和光谱梯度率引入基于全约束最小二乘法(fully constrained least squares,FCLS)的海冰密集度估算方法,并利用南极海冰过程与气候计划(Antarctic Sea Ice Processes and Climate,ASPe Ct)对改进方法的精度进行验证,然后与NASA Team2(NT2)算法和ARTIST Sea Ice(ASI)算法获得的海冰密集度结果进行了对比分析。结果显示,3种算法中本研究的方法精度最高,全年均方差13.8%,偏差为-0.7%;改进的方法对多年冰的估算精度优于一年冰。