2003年淮河流域致洪暴雨的环流背景及其与大气热源的关系

利用NCAR/NCEP的逐日再分析资料和降水资料,分析了2003年夏季淮河流域致洪暴雨的环流背景及其与大气热源的关系.结果表明,2002-2003年的El Nino事件是本次暴雨的前期背景;南海地区的视热源和视水汽汇异常可能是副高偏南维持的重要原因之一.与2003年夏季相比较,6月21日-7月22日淮河流域为正的异常视热源和视水汽汇,并且二者的高值中心与该时段雨量中心位置基本一致.孟加拉湾地区的异常加热源在其西北侧强迫出的高层反气旋性环流有利于南亚高压在青藏高原、江南、华南地区维持,从而使得淮河流域位于高压北侧高空西风急流入口区南侧的上升运动区,有利于淮河流域强降水发生和维持,形成该流域洪涝.     

郑州市冬季采暖期气候变化特征及节能潜力分析

利用郑州市1951—2007年日平均气温资料,按照国家采暖规范从气候角度上确定了符合郑州特点的采暖初终日,较规定的初、终日（11月15日至次年3月15日）有明显推迟和提前的趋势,并分析了采暖期长度及采暖期的气候变化特征,结果表明：进7．90年代特别是21世纪初采暖期明显缩短,平均较80年代缩短了14d左右。在此基础上研究了近57a来采暖期气候条件的变化,并通过构建采暖强度、采暖指数指标,讨论这种变化对能源消耗和环境保护的影响,从科学角度提出节能的可能性。     

青藏高原大气热力异常对西风急流的影响

本文基于NCEP/NCAR月平均再分析资料,分析了对流层上层200 hPa纬向西风的时空变化特征,并通过EOF分解得到一个表征西风急流位置的指数(Westerly Jet Position Index,WJPI);同时基于对流层中上层(500～200 hPa)温度纬向偏差,构建了一个描述青藏高原(简称高原)大气热力特征的指标(Plateau Atmosphere Heating Index,PAHI),定量分析了该指数与西风急流位置的关系。结果表明:由冬到夏西风急流轴不断北抬西伸,风速逐渐减小;各季西风急流轴均处于西风变率的小值区,表明各季急流均轴的位置较稳定。各季PAHI与200 hPa纬向风的显著正相关区均分布在高原北侧,即高原PAHI增强时,其北侧西风增强,南侧西风减弱,对流层上层西风急流北移;各季WJPI与PAHI之间均存在显著相关,表明PAHI异常对西风急流位置的变化有重要作用。     

土壤中重金属元素电感耦合等离子体质谱定量分析方法的研究

分别采用HNO3-HF、HNO3-HF-HCl和HNO3-HF-H2O2三种消解体系,通过微波和PTFE密封罐电热板对土壤标准物质进行前处理,采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)对样品中的重金属元素Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb进行定量分析。探讨了前处理试剂(主要为HNO3、HCl和HF)以及土壤基体效应对Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb定量分析的影响。研究结果表明,前处理试剂对Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb的定量分析具有不同程度的影响;对于土壤基体,在三种消解体系下均可观察到基体抑制效应;采用PTFE密封罐电热板消解方法前处理,待测元素及相同元素不同同位素的方法空白和检出限均较低,效果整体优于微波消解法。特别是HNO3-HF-HCl消解体系,通过选用52Cr、60Ni、65Cu、66Zn、75As和206Pb等同位素,重金属元素Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb的测定值均能保证在标准值的允许误差范围内,可以满足大批量土壤样品中重金属元素同时定量分析的需要,为高效准确地开展土壤的风险评估以及为土壤的修复治理提供科学依据。     

磁能和磁复杂性向日冕的传输

本文讨论了从太阳光球向日冕传输磁能和磁复杂性的过程。活动日冕，作为由电磁场和粒子组成的系统，其唯一的开场表面是太阳光球。光球层等离子体的运动和磁场的相互作用，是造成磁能和磁复杂性向日冕传播的主要根源；同时，光球上的耗散过程也对日冕磁能和磁复杂性的积累有不可忽视的贡献。     

磁拱脚点缓慢运动引起的磁场演化和日冕加热

Heyvaerts和Priest最近提出了一个线性无力场演化的简化模型来定量计算磁拱脚点做缓慢的剪切运动所引起的日冕加热。由于他们在能量的计算中漏掉了一些二阶项,并且保留了导致位移无界的磁场的线性演化项,本文对他们的工作进行了修正,同时还对脚点运动引起的磁拱无力场演化进行了进一步探讨。本文主要结果如下:(1)得到的加热效率(即耗散能量在光球供给能量中所占比例)比Heyvaerts和Priest所得结果大。(2)磁拱无力场的无耗散线性演化是不可能的。(3)由磁场位形具体说明了非线性无力场发生磁力线重联的可能性,并指出最容易发生磁力线重联的高度大约为一个磁拱宽度。     

剪切生热与花岗岩部分熔融——关于喜马拉雅地区逆冲断层与地壳热结构的分析

本文对影响喜马拉雅逆冲断层地区热结构的三种主要热源(断层的摩擦剪切热,地壳的放射性热和上地幔的传导热)的效应进行了计算分析,在计算中考虑了岩石的流变性造成的剪应力和温度的非线性关系及岩石温度到达熔点时的熔解热.结果表明,尽管地壳的放射性热和上地幔的传导热也可能引起地壳中的部分熔融,但此时熔融将从地壳底部开始发生,这与喜马拉雅地区观测到的地质现象不符;在考虑了剪切断层带的剪切热后,熔融将从断层附近开始发生,因此得到了比较符合实际地质现象的结果.     

微波加热在岩土工程中的应用

介绍了微波具有的特性以及微波加热原理,包括偶极极化、离子导电和界面极化三种机制。综述了微波加热技术在岩土工程领域的相关应用,例如快速测定土的含水量、处理固体废弃物、破碎岩石等,概述了该技术在融解冻土、淤泥土脱水、公路再生沥青修复技术方面的成果,并且提出微波加热技术可应用于减少有机土有机物含量、加热快速固结软土,以及微波加热研究的具体方向,期望能推动微波加热技术在岩土工程领域的推广。     

凝结潜热释放和地表热通量对一次飑线过程的影响

针对2013年7月4—5日一次产生大风、短时强降水强对流天气的飑线过程进行数值试验,研究了凝结潜热释放和地表热通量在中尺度对流系统的发生发展过程中的影响。结果表明:(1)凝结潜热释放对飑线系统有重要的作用,对飑线发展维持、移动及成熟阶段的垂直结构都有着一定影响。(2)当飑线系统进入成熟阶段后,小尺度的积云对流中的凝结加热作用于中高层大气,加强了高层辐散低层辐合的配置,而对流系统内垂直上升运动的加强又导致凝结加热作用更强。(3)凝结加热作用极大地促进了飑线的低层入流、高层出流的垂直结构,以及系统前方中层入流和高层出流之间形成的间接垂直反环流,促进高空动能下传的同时,使系统前方对流不稳定性增加,新的对流单体易于触发。(4)潜热释放间接增强了对流内部的冷性下沉气流,进而加强了低层的阵风锋,使得新的对流单体能在飑锋处触发,飑线以新老对流单体交替的方式向前移动。(5)在高低空急流的垂直耦合促进飑线发展的同时,成熟阶段飑线中较强的凝结加热对高低层急流有反馈作用,一定程度上增强了这种垂直耦合。(6)地表感热、潜热通量等边界层非绝热过程在对流系统的触发和发展中起到了较为重要的作用。地表热通量在白天加强了对流边界层的湍流混合作用,由此产生的特征维持到了夜间,形成了适合飑线触发的层结条件。另外,在对流形成之前,与地表潜热通量相关的边界层加湿作用为对流的爆发贮存了丰富的水汽和不稳定能量。     

Seismic slip recorded in tourmaline fault mirrors from Elba Island (Italy)

This paper reports the first example of fault mirrors developed in an unusual protolith, consisting of tourmaline crystals with interstitial goethite. The deformation mechanisms active in the fault zone have been investigated from the outcrop to the nanoscale, aiming to identify possible traces of frictional heating at seismic slip rate, as observed for other fault mirrors in different protoliths. The investigation revealed the superposition of two main deformational stages. The first was dominated by brittle processes and produced a cataclastic/ultracataclastic principal slip zone, a few mm thick; the second was associated with seismic slip and produced a sharp discontinuity (the principal slip surface) within the cataclastic/ultracataclastic zone. The mirror-like coating, a few microns thick, occurs on the principal slip surface, and is characterized by 1) absence of interstitial goethite; 2) occurrence of truncated tourmaline crystals; 3) highly variable grain size, from 200 μm to 200 nm; 4) tourmaline close packing with interlobate grain boundaries, and 5) tourmaline random crystallographic orientation.Micro and nanostructural investigations indicate the occurrence of thermally-activated processes, involving both interstitial goethite and tourmaline. In particular, close to the principal slip surface, goethite is completely decomposed, and produced an amorphous porous material, with local topotactic recrystallization of hematite. Tourmaline clasts are typically characterized by strongly lobate boundaries, indicative of reaction and partial decomposition at grain boundaries. TEM observations revealed the occurrence of tourmaline nanograins, a few tens of nm in size, characterized by rounded shape and fading amorphous boundaries, that cannot be obtained by brittle processes. Lastly, the peculiar interlobate microstructure of the mirror surface is interpreted as the result of grain boundary recrystallization processes taking place by deformation at high-T conditions. Our results show that tourmaline fault mirrors recorded localized high-T processes triggered by frictional heating and can be therefore considered as reliable traces of ancient earthquakes.