1961-2004年乌鲁木齐城市化过程中的冷化效应

利用乌鲁木齐和达坂城1961-2000年月平均气温,2001-2004年月平均最低气温和月平均最高气温资料,分析了乌鲁木齐和达坂城两地平均温Tm、平均最高温Tmax、平均最低温Tmin及其对应值的差值(ΔTu-rm、ΔTu-rmax、ΔTu-rmin)随时间的变化趋势特征。结果表明,乌鲁木齐城市化过程中冷化效应和热岛效应同时存在。近40多年来,乌鲁木齐年Tmm、Tmax有微弱的下降趋势,春季、夏季Tm、Tmax、Tmin和秋季Tm、Tmax均呈下降趋势,以夏季最为显著,而冬季Tm、Tmax、Tmin呈上升趋势;乌鲁木齐和达坂城之间年、春季、夏季和秋季ΔTu-rm、ΔTu-rmax、ΔTu-rmin均呈显著的下降趋势,冬季气温差值显著上升。降水量的增加、城市绿化和城市灌溉面积的增大,可能对乌鲁木齐城市化过程中的气候冷化产生了影响。     

新生代气候变冷机制研究进展

深海氧同位素记录揭示新生代以来全球气候呈整体变冷趋势,南北两极先后发育冰盖,地球由温室气候变为冰室气候,但是其变冷机制仍不明确。大气CO2浓度降低和大洋环流模式改变均被认为与新生代气候变冷密切相关,但目前对两者的作用还未达成统一的认识,由此存在各种假说,如BLAG假说、高原隆升-风化假说、构造隆升-碳埋藏假说、火山铁肥效应和岛弧隆升-风化假说及海道开合假说等,用以解释新生代全球变冷。围绕新生代气候变冷机制方面的争论,评述了过去近几十年来相关研究的进展和存在的问题,讨论了不同机制对新生代气候变化的影响,并提出未来需要加强的研究重点：建立准确的新生代大气CO2浓度演变序列、建立更加准确的地球内部排气和青藏高原隆升及海道开合时刻表、建立完善的风化指标体系、加强火山作用及其大洋生物地球化学效应的研究。     

东昆仑夏日哈木铜镍硫化物矿床成矿作用的磁参数Q值试研究

基于铜镍硫化物矿床"小岩体成大矿"理论与岩石磁学原理,选择了与冷却速度关系密切的磁参数Q值来研究夏日哈木铜镍硫化物矿床成矿作用的热力学过程. 该矿区90个钻孔3 682件样品的Q值数据统计表明,侵入岩体与变质岩的Q值差异不大,接触带没有形成明显的高Q值环带,说明其热烘烤不严重,推测岩浆侵入时岩浆温度与变质岩围岩温度差异不大,均处于地下深处. 从Q值的空间分布上看,以高Q值异常带所代表的构造薄弱带有二处,其一位于岩体的下部接触带,其二位于岩体内部—上部接触带,并根据Q值的大小推断流体先从下部接触带贯入,然后再涌入岩体内部—上部接触带. 贯入构造薄弱带的流体所起的作用可能有两种,一是溶解了构造薄弱带上硫化物矿物,起破矿作用,或是在构造薄弱带附近进行渗透,成矿元素迁移,起成矿作用. 然而,磁参数Q值在研究岩浆作用的热力学过程实际案例还不多,笔者仅是尝试性的探讨.     

全新世温度研究回顾及对历史人地关系的启示

最新一些研究结果强调了全新世期间的长期增温趋势,综合全球平均海平面、大陆冰盖面积、大气温室气体和太阳辐射证据来看,这比传统观点所认为的全新世期间的长期降温趋势,更具有合理性。回顾历史,结合最新的一些研究进展,发现支持“中全新世大暖期”和“晚全新世降温趋势”的证据存在明显的不确定性,最核心的问题为晚全新世加强的人类活动对代用指标或者证据的强烈扰动,使得其不能准确地反映真实的气候变化过程。鉴于目前全新世温度历史争论的核心关键在于晚全新世,因此有必要加强晚全新世温度变化研究。在人类活动影响较小的地区,或者利用对人类活动不敏感的代用指标开展研究,有望可以获得更可靠的晚全新世温度历史重建结果,为准确认识中华数千年文明的长期温度变化背景,进而理解期间的“人地关系”演化历史,并最终客观认识现今面临的以全球变暖为主要特征的气候环境问题,提供一定的科学基础。     

喜马拉雅造山带南北向裂谷的冷缩成因模型

长期以来,学者们普遍认为垂直于喜马拉雅造山带的南北向裂谷是东西向伸展的构造形迹。现代GPS观测数据却显示,喜马拉雅造山带东西位移(分)量很小,甚至为零。综合前人资料,喜马拉雅造山过程可划分为热造山(25~13Ma)及造山后(< 13Ma)冷却两个时期,热造山期具有受热膨胀,物质向外运移的特点,高喜马拉雅热隆挤出并触发各主要断裂(MCT、STD、GCT)活动,印度板块向北汇聚速率下降。造山后则表现为冷却收缩,前期构造-热活动停止或减弱,印度板块向北汇聚加速。研究认为,南北向裂谷与高喜马拉雅等冷却过程的东西向收缩。且被局限于东、西两个构造结之间有关。并据此建立了裂谷的冷缩成因模型,模型估值与地质事实很吻合。     

柴达木盆地东北缘中中新世以来古气候变化

全球变冷、青藏高原隆升以及特提斯洋海退被认为是控制亚洲大陆新生代气候变化的三大因素,然而由于长时间尺度古气候记录的匮乏,对于三者影响的认识并不清晰。柴达木盆地是青藏高原北部最大的一个封闭盆地,发育巨厚且连续的新生代地层,详细记录了周缘山体构造隆升过程和区域气候演化历史。本文通过柴达木盆地东北缘怀头他拉剖面的中中新世-早更新世沉积物气候代用指标碳酸盐、硫酸根和氯离子含量分析,显示该研究区中中新世以来气候变化经历了15.3~13.0Ma相对湿润、13.0~6.6Ma半干旱-半湿润和6.6~1.8Ma干旱的3个演化阶段。结合生物特征和前人研究成果,认为柴达木盆地干旱化历史可能从中中新世13Ma左右开始逐步发展,而真正意义上的干旱化始于6.6Ma以来。全球变冷是控制柴达木盆地干旱气候形成和发展的主导因素,同时青藏高原晚期持续阶段性的强烈隆升起到了催化剂的作用。     

河西走廊东部近57年不同等级冷空气时空变化特征及寒潮分析

利用河西走廊东部5个国家气象观测站1961—2017年的日最低气温,统计分析其5个等级冷空气的时空变化和降温幅度,并用NCEP月平均500 hPa位势高度场、风场分析本地寒潮显著极端年的特征。结果表明:(1)冷空气年均日数:Ⅰ级最多,Ⅳ和Ⅴ级基本接近,Ⅲ级最少。空间分布Ⅰ级偏北沙漠区少、中部平原区多;其余四级分布均为偏北沙漠区偏多。时间分布Ⅱ、Ⅳ和Ⅴ级春季4—5月最多,夏季最少;Ⅲ级集中在夏季7—8月;Ⅰ级月季出现频率接近,夏季8月略多。(2)年降温日数Ⅴ和Ⅳ级呈明显减少趋势,Ⅰ～Ⅲ级线性不明显,但Ⅰ和Ⅱ级增多。年均降温频数的年代际差异不大,整体呈先降后升,但其主要周期有差异。(3)平均降温幅度季节变化只有Ⅴ级明显,Ⅳ级相近,而Ⅰ～Ⅲ级最大分别出现在春季、秋季和夏季;Ⅴ级24 h、48 h、72 h最大降温幅度分别为9.9、12.2、14.3 ℃。(4)寒潮次数有12个极端年,显著偏多(少)年寒潮天数差异10月最大,夏季较小。河西走廊东部500 hPa位势高度场在显著偏多年为明显的西北气流控制,配合负距平中心;乌拉尔山脊前有极地干冷空气输送有利于寒潮天气发生。偏少年以纬向平直西风气流为主,有明显的正距平高度,冷空气下滑少降温不易发生。     

Urban stormwater thermal gene expression models for protection of sensitive receiving streams

Thermal impact of typical high‐density residential, industrial, and commercial land uses is a major concern for the health of aquatic life in urban watersheds, especially in smaller, cold, and cool‐water streams. This is the first study of its kind that provides simple easy‐to‐use equations, developed using gene expression programming (GEP) that can guide the assessment and the design of urban stormwater management systems to protect thermally sensitive receiving streams. We developed 3 GEP models using data collected during 3 years (2009–2011) from 4 urban catchments; the first GEP model predicts event mean temperature at the inlet of the pond; the second model predicts the stormwater temperature at the outlet of the pond; and the third model predicts the temperature of the stormwater after flowing through a cooling trench and before discharging to the receiving stream. The new models have high correlation coefficients of 0.90–0.94 and low prediction uncertainty of less than 4% of the median value of the predicted runoff temperatures. Sensitivity analysis shows that climatic factors have the highest influence on the thermal enrichment followed by the catchment characteristics and the key design variables of the stormwater pond and the cooling trench. The general method presented here is easily transferable to other regions of the world (but not necessarily the exact equations developed here); also through sensitivity and parametric analysis, we gained insight on the key factors and their relative importance in modelling thermal enrichment of urban stromwater runoff.     

Interpreting zirconium‐in‐rutile thermometric results

At first sight, experimental results and observations on rocks suggest that the Zr content in rutile, where equilibrated with quartz and zircon, should be a useful thermometer for metamorphic rocks. However, diffusion data for Zr in rutile imply that thermometry should not, for plausible rates of cooling, give the high temperatures commonly observed in high‐grade metamorphic rocks. It is suggested here that such observations can be accounted for by high‐T diffusive closure of Si in rutile, causing the interior of rutile grains to become insensitive to the thermometer equilibrium well above the temperature of Zr diffusive closure. Paired with comparatively slow grain boundary diffusion and problematic zircon nucleation, this allows for cases of Zr retention in rutile through temperatures where Zr is still diffusively mobile within rutile grains. Other observations that may be accounted for in this context are large inter‐grain ranges of rutile Zr contents uncorrelated with rutile grain size, and flat Zr profiles across individual rutile grains, counter to what would be expected from diffusive closure. A consequence is that it is unlikely that Zr‐in‐rutile thermometry will be useful for estimating rock cooling rates.     

金川铜镍矿床中新生代抬升冷却过程：来自裂变径迹的证据

本文基于热年代学理论,利用锆石和磷灰石裂变径迹测年数据及对磷灰石热史的模拟,分析探讨金川铜镍矿床在中新生代的抬升冷却过程,认为金川超基性岩体自中生代以来一直处于持续的冷却抬升阶段,且在中侏罗世和晚白垩世早期经历了两期快速的抬升冷却事件,推断此事件与青藏高原后期活动时间相对应,证明金川岩体受到该事件的远程效应波及,致使该矿床遭受了一定的改造。