人为气溶胶对中国东部冬季风影响的模拟研究

采用美国国家大气研究中心(NCAR)的公共大气模式CAM5.1研究了人为气溶胶排放增加对中国东部冬季风的影响,同时通过对比中国东部地区不同人为气溶胶排放源的敏感性试验结果,探讨了人为硫酸盐、黑碳及总人为气溶胶(硫酸盐+黑碳)增加对东亚冬季风的影响。结果表明:冬季硫酸盐气溶胶排放增加的直接和第一间接效应减少了到达地表的短波辐射通量,引起了陆地地表和对流层低层降温,海平面气压升高,增加了海陆间气压梯度,使得东亚冬季风增强。其第二间接效应导致中国南部大尺度降水率减少;黑碳气溶胶排放增加导致到达地表的短波辐射通量减少和大气中短波辐射通量增加,其半直接效应部分抵消了直接效应,故地表温度变化微小且不显著。加热的对流层低层导致中国南部对流活动和对流降水率增加;总人为气溶胶排放增加导致的大气温度变化表现为弱的降温作用,引起中国北部对流和大尺度降水率减少,而南部对流降水率增加。总人为气溶胶和黑碳气溶胶排放增加是导致中国北(南)部的东亚冬季风增强(减弱)的重要因素。     

杭州湾沉积物中硫酸盐—甲烷转换带内的碳循环

杭州湾海底沉积物中蕴藏着大量的浅层生物气,作为温室气体CH4的重要载体,研究其甲烷厌氧氧化(AOM)及相关碳循环过程,对正确评估浅层生物气的生态环境效应具有重要的科学意义。通过对YS6孔柱状沉积物孔隙水、顶空气等地球化学参数的测试分析,基于质量平衡和碳同位素质量平衡原理,利用"箱式模型"定量研究了硫酸盐—甲烷转换带(SMTZ)内的碳循环过程。结果表明:SMTZ位于海底约6～8 mbsf沉积层,其内部碳循环过程除了包含有机质的硫酸盐还原(OSR)、AOM和碳酸盐沉淀(CP)反应外,还隐藏存在"AOM生成的溶解无机碳(DIC)"产甲烷反应(CR),反应速率分别为9.14、7.42、4.36、2.72 mmol·m^-2·a^-1,而有机质降解产甲烷反应(ME)未发生。各反应对SMTZ内孔隙水DIC的补充贡献率为OSR>AOM>ME,而对DIC的消耗贡献率CP>CR。深部含甲烷沉积层向上扩散而来的CH4并不是驱动SMTZ内部SO42-还原的唯一电子供体,CR和OSR反应亦是导致进入SMTZ内硫酸盐扩散通量大于甲烷的重要因素,且SMTZ...     

南秦岭大型钡成矿带中毒重石矿床成因新认识——来自单个流体包裹体证据

钡以BaSO_4形式存在的重晶石矿床在世界上广泛分布,但以BaCO_3形式存在的毒重石矿床极为罕见。在南秦岭早古生代硅岩建造中,发育大量层状毒重石和重晶石矿床,两类矿床在空间上表现出既共生又分离的分布规律,构成世界上极为独特的大型钡成矿带。本文对毒重石、钡解石、重晶石及石英等矿物流体包裹体进行了系统研究,结果显示,各矿物中流体包裹体的均一温度都变化于90～310℃,主要集中范围为120～220℃。尽管如此,毒重石、钡解石的形成温度峰值比重晶石高出40℃,而石英的形成温度分布较均一,没有出现明显的峰值。矿物流体包裹体的盐度虽变化于1%～15%NaCl_(eqv),但毒重石、钡解石和石英样品中的盐度值普遍大于5%NaCl_(eqv),而重晶石中的盐度值小于5%NaCl_(eqv)的样品数量占有相当大的比例。由于重晶石的流体包裹体主要以NaCl-H_2O型包裹体为主,而毒重石中富含大量N_2-CO_2-H_2S-CH_4等复杂组分水溶液型包裹体,显示出毒重石与重晶石在成矿环境上有较大差异。由此笔者明确提出,水溶液热化学硫酸盐还原作用是形成毒重石矿床主要机制的新认识。     

A Modeling Study of the Climate Effects of Sulfate and Carbonaceous Aerosols over China

In this paper, the RIEMS 2.0 model is used to simulate the distribution of sulfate, black carbon, and organic carbon aerosols over China (16.2°-44.1°N, 93.4°-132.4°E) in 1998. The climate effects of these three anthropogenic aerosols are also simulated. The results are summarized as follows: (1) The regional average column burdens of sulfate, BC, OC, and SOC were 5.9, 0.24, 2.4, and 0.49 mg m-2, with maxima of 33.9, 1.48, 7.3, and 1.1 mg m-2, respectively. The column burden and surface concentration of seco...     

黑碳-硫酸盐混合气溶胶的辐射特性分析

利用Mie散射理论、外混合模型、均匀球模型和分层球模型,分析考察了黑碳和硫酸盐的混合气溶胶粒子在内外混合状态下的辐射特性和混合方式、容积含量和粒径对辐射特性的影响。结果表明,单次散射反照率和吸收效率因子对黑碳含量和混合方式很敏感,非对称因子和散射效率因子对两者的变化较敏感,消光系数(消光效率因子)对两者的变化不敏感。均匀混合的吸收最大,壳-核模型次之,外混合的吸收最小。壳-核模型中黑碳为核的分层球模型的吸收大于黑碳为壳的分层球模型。小粒子的辐射特性对粒径的变化很敏感,大粒子的辐射特性对粒径的变化不是很敏感。     

南海北部琼东南海域HQ-48PC站位地球化学特征及对天然气水合物的指示意义

南海北部陆坡琼东南海域是中国天然气水合物勘探最具潜力的区域之一。对该海域的HQ-48PC站位沉积物样品的顶空气甲烷含量、孔隙水阴、阳离子及微量元素含量等地球化学特征进行综合分析,结果显示:在硫酸盐-甲烷界面(SMI,Sulfate-Methane Interface)(推算深度约为6.05 mbsf)发生了强烈的甲烷厌氧氧化反应(AMO,Anaerobic Meth-ane Oxidation),主要表现为SO24-含量线性降低接近于0、CH4含量发生骤增、有机碳和黄铁矿含量达到最大值及形成一个"钡锋"等特征。在SMI之上,HCO3-浓度随深度的增加呈明显上升的趋势,Ca2+、Mg2+、Sr2+等离子浓度随深度的增加呈降低的趋势,Mg2+/Ca2+比值随深度的增加呈明显增加的趋势,自生碳酸盐矿物以方解石为主;在SMI之下,HCO3-浓度随深度的增加呈缓慢下降的趋势,Ca2+浓度变化不大,Mg2+、Sr2+浓度和Mg2+/Ca2+比值随深度的增加呈降低的趋势,自生碳酸盐矿物以白云石为主。沉积物孔隙水的PO34-和NH4+含量较高,它们随深度的增加呈明显升高的趋势,且这种变化趋势与SO42-含量的下降趋势大致呈镜像关系。这些地球化学异常特征与国际上已发现有天然气水合物地区的地球化学特征相类似,暗示该采样站位深部沉积物中可能赋存有天然气水合物藏。     

Sulfur isotopic composition of the Tianqiao Pb-Zn ore deposit,Northwest Guizhou Province,China：Implications for the source of sulfur in the ore-forming fluids

The Tianqiao Pb-Zn ore deposit of Guizhou Province, China, is located in the mid-east of the Si-chuan-Yunnan-Guizhou Pb-Zn-Ag multi-metallic mineralization area, which is representative of the Pb-Zn ore de-posits in this area. It consists of three main orebodies, whose Pb+Zn reserves are more than 0.2 million ton. This paper analyzes the sulfur isotopic composition of these orebodies. The data show that the ore minerals (galena, sphalerite, pyrite) in these orebodies are enriched in heavy sulfur, with δ34SV-CDT values varying between 8.35‰ and 14.44‰, i.e. the δ34SV-CDT values of pyrite are between 12.81‰ and 14.44‰, the mean value is 13.40‰; the δ34SV-CDT values of sphalerite are range from 10.87‰ to 14.00‰, the mean value is 12.53‰; the δ34SV-CDT values of galena are range from 8.35‰ to 9.83‰, the mean value is 8.84‰, and they have the feature of δ34Spyrite>δ34Ssphalerite>δ34Sgalena, which indicates the sulfur isotope in ore-forming fluids has attained equilibrium. The δ34S V-CDT values of the deposit are close to those of sulfates from carbonate strata of different ages in the ore-field (15‰), which suggests that the sulfur in the ore-forming fluids should be derived from the thermo-chemical sulfate reduction of sulfates from the sedimentary strata.     

Distribution of δ~(34)S and δ~(18)O in SO_4~(2-) in Groundwater from the Ordos Cretaceous Groundwater Basin and Geological Implications

<正>The Ordos Cretaceous Groundwater Basin,located in an arid-semiarid area in northwestern China,is a large-style groundwater basin.SO_4~(2-) is one of the major harmful components in groundwater.Dissolved SO_4~(2-) concentrations,andδ~(34)S-SO_4~(2-) andδ~(18)O-SO_4~(2-) in groundwater from 14 boreholes and in gypsum from aquifer were analyzed.Results show that SO_4~(2-) in shallow groundwaters originates from precipitation,sulfide oxidation,and dissolution of stratum sulphate,with a big range ofδ~(34)S values,from-10.7‰to 9.2‰,and addition of SO_4~(2-) in deep groundwater results from dissolution of stratum sulphate,with biggerδ~(34)S values,from 7.8‰to 18.5‰,compared with those in shallow groundwater.This research also indicates that three types of sulphate are present in the strata,and characterized by highδ~(34)S values and highδ~(18)O values-style,highδ~(34)S values and middleδ~(18)O valuesstyle, middleδ~(34)S values and lowδ~(18)O values-style,respectively.Theδ~(34)S-SO_4~(2-) andδ~(18)O-SO_4~(2-) in groundwater have a good perspective for application in distinguishing different groundwater systems and determining groundwater circulation and evolution in this area.     

硫酸盐气溶胶辐射强迫的数值模拟研究

利用IAP/LASG GOALS 4.0海气耦合模式,"显式"考虑了硫酸盐气溶胶的直接作用,并且引入德国马普气象研究所的三维浓度分布资料,模拟计算了硫酸盐气溶胶的辐射强迫.主要结果为:全球气溶胶年平均的辐射强迫为-0.29 W m-2,在IPCC TAR给定的范围内,空间分布上具有明显的地域性,几个大值地区分别为东亚、西欧和北美,它们的中心值均超过-1.5 W m-2,南美、澳大利亚以及非洲南部的辐射强迫介于-0.2～-0.4 W m-2之间,而海洋和偏远的大陆地区,则基本上不受人为硫酸盐气溶胶的影响;计算的东亚地区硫酸盐气溶胶的平均辐射强迫为-0.75 W m-2,约为全球平均的2.5倍,为北半球平均的1.6倍.文中还讨论了全球硫酸盐气溶胶对温室气体辐射强迫的减缓作用.     

CAM30模式中黑碳及硫酸盐气溶胶浓度变化 对东亚春季气候的影响研究

本文采用CAM30 模式研究东亚地区各种气溶胶浓度增加后对于东亚春季各气候要素,尤其是对降水和春季风场的影响。在模式中通过分别对区域（20～50 °N,100～150 °E）内黑碳气溶胶浓度单独加倍、硫酸盐气溶胶浓度单独加倍、两种气溶胶浓度同时加倍的实验方法,探讨不同气溶胶浓度变化在东亚春季气候变化中的具体作用。结果表明：在春季,3种气溶胶浓度增加方式都使得东亚地区表现出降水中南部减少北部增加,低层大气西南风异常以及地面温度南部增加北部减少。通过对110～120 °E的断面分析发现,硫酸盐与黑碳气溶胶在春季首先影响约800 hPa以上大气的温度并通过不同的动力机制影响东亚地区的风场,风场的改变进而导致了云量和降水在东亚北方地区增多而中南部地区减少,并最终使得地面温度表现出东亚中南部地区增温而北方地区相对降温的特征。