地壳内的岩浆动力学过程及其资源与环境效应SCIEI北大核心CSCD

岩浆是将地球内部物质传送到表层系统的主要载体,并造成显著的资源聚集和环境效应。岩浆动力学是研究岩浆的迁移、储存、演化、就位以及喷发过程,侧重物理机制。这些岩浆过程主要发生在岩浆通道系统中,包括岩浆储库和岩浆管道。本文对目前国际岩浆动力学领域一些热点和前沿进行了介绍,这包括从岩浆房到岩浆储库概念的转变、岩浆储库的生长和动力学演化过程、岩浆过程的时间尺度以及岩浆中晶体的生长。然后阐述了岩浆中挥发分的种类和溶解度、获取天然岩浆挥发分含量的方法、一些典型镁铁质岩浆中的挥发分含量、岩浆去气的化学和物理机制,并简要梳理了热液金属矿床的形成过程和岩浆挥发分进入地表圈层系统引发的环境气候效应。最后列举了一些岩浆动力学有关的重要科学问题并建议了进一步的研究方向。     

湿斜压大气中暴雨中尺度系统发展的一种可能机制

根据暴雨中尺度系统发生时的大气运动特征,在绝热、无摩擦条件下,从湿斜压原始方程出发,考虑大气运动的涡度及散度演化不仅受动力场的制约,而且还受到热力场的约束,采用不同于传统研究涡度及散度方程的分析方法,导出了新形式的涡度及散度方程。在此基础上,分析了湿斜压大气中对流层中低层气流旋转与辐合持续增长的动力特征,初步揭示了湿斜压大气中暴雨中尺度系统发展的动力机制。     

煤矿井下工作面内隐伏断层透射槽波探测技术

工作面内隐伏断层不仅严重影响煤炭资源的高效回采,而且给煤矿安全生产带来了潜在威胁。通过对工作面内隐伏断层的槽波地震数值模拟,证实了槽波透射法探测隐伏断层的可行性。采用全息观测方式对45301工作面进行了透射槽波探测,通过频散分析及CT成像,查明了工作面隐伏断层分布情况。探采对比表明,透射槽波探测技术能够有效探查工作面内部的隐伏断层,为煤矿安全开采提供有效技术支撑。     

不同模式模拟的降水稳定同位素效应的比较和评估

利用引入水稳定同位素循环的ECHAM4、GISS E、HadCM3、MUGCM以及iAWBM的模拟数据,分析了全球降水中稳定同位素效应的空间分布特征,对不同模式的模拟结果之间以及模拟结果与GNIP（Global Network of Isotopes in Precipitation）的实际监测结果之间进行了比较,旨在对稳定同位素大气环流模式的模拟有效性进行评价,改善对水循环中水稳定同位素效应的理解和认识。结果显示,5个模式均很好地再现了全球降水中平均δ18O和平均δ18O季节差的空间分布特征,降水中稳定同位素的温度效应、降水量效应的分布特点以及全球大气水线GMWL（Global Meteoric Water Line）均被很好地模拟出。比较而言,ECHAM4模拟的降水中的平均δ18O以及δ18O平均季节差的空间分布与GNIP的实际分布最接近,拟合水平也最高;ECHAM4、GISS E、MUGCM和iAWBM再现全球温度效应空间分布的能力较强,拟合水平大致相当;由iAWBM模拟的降水量效应空间分布与实际分布之间的相关性最强,5个模式模拟的与实测的δ18O/P相关系数符号相同的站点数大致位于同一水平;GISS E和iAWBM模拟的全球大气水线与实测的GMWL最接近。     

河北省廊坊市城市积涝动态预报预警系统研制

结合廊坊城区地形地貌、市政工程、排水设施现状等,应用二维非恒定流基本方程和一维明渠非恒定流方程算法,构建城市积涝模型,结合区域自动站雨量实时监测数据、数值预报和预报员主观精细化降水预报,建立廊坊城市积涝动态预报预警系统,可实时估算、预报城市积水深度、积水时间等,预报并进行了业务试运行。系统以2012年7月21日廊坊市特大暴雨引起的城市积涝过程为例对系统进行了验证,结果表明：预报积水深度与实际积水情况比较接近,预报结果对城市防洪减灾有指导意义。     

臭氧和平流层动力学的相互作用

讨论了给定的南极春季臭氧洞(取自1979—1985年臭氧减少的观测结果)对二维平流层—对流层模式中温度和环流的影响。11月份,南极上空约17km处,温度最多可降低6℃。这种温度变化引起的平均经向环流对臭氧洞起填塞作用,不过,这种影响很小,每年仅产生14DU的变化。观测事实表明,近年来10月份,南半球波活动减弱。为此,我们作了南半球波作用全年都减少一半,并考虑了臭氧洞的数值试验。结果表明,臭氧柱在11月份76°S减少了44DU,在赤道却增加了12DU。     

裂隙-管道介质泉流域水文地质模拟试验

为了深入认识岩溶泉流域的流量过程影响因素和作用机制,以西南岩溶泉流域水文地质概念模型为原型,建立了实验室尺度下的裂隙-管道介质物理模型和数值模型。选取补给雨强、泉口直径、落水洞与开采井的位置作为影响因子,模拟了泉流量过程。试验结果表明:单次降水试验可以观测得到泉流量增加、平稳波动和衰减共三个阶段;同一泉口直径条件下,补给强度对泉流量衰减系数的影响极小,直径为3,4,5,7 mm的泉口直径对应的衰减系数分别为0.003 6,0.006 7,0.011 5,0.012 9,泉口直径与衰减系数呈近似对数关系;落水洞汇流水量占泉流量的比例远大于裂隙;2~3 mm是微小裂隙与较大裂隙的过渡区域,两种类型的介质泉流量过程差异明显;开采井分别位于泉口附近、模型中间位置和落水洞时,泉流量衰减系数依次减小。     

青藏高原大陆动力学研究若干进展

近10年来,"大陆构造与动力学实验室"在青藏高原大陆动力学研究,尤其在特提斯演化和青藏高原生长方面取得若干进展,包括(1)"青藏高原——造山的高原"理念的提出;(2)青藏高原特提斯体制和构造格架的再造;(3)新特提斯蛇绿岩中原位金刚石和深地幔矿物群的重大发现;(4)新特提斯洋盆俯冲新机制的揭示;(5)印度/亚洲碰撞的早期岩浆和喜马拉雅折返中的作用;(6)喜马拉雅三维碰撞造山机制和折返全过程的初步建立;(7)青藏高原东南缘物质逃逸的新机制——"弯曲与地壳解耦"的提出;(8)青藏高原俯冲型、碰撞型及陆内型片麻岩穹窿;(9)青藏高原东缘汶川强震的构造背景和强震机制;(10)青藏高原碰撞造山成矿模式;(11)印度/亚洲碰撞过程的数值模拟。综述和集成上述成果是为了与同行们交流磋商,进一步共同发展青藏高原大陆动力学理论,向国际地学前沿的冲刺。     

植被变化对中国区域气候影响的数值模拟研究

用高分辨率区域气候模式(RegCM-NCC)模拟了中国区域植被发生改变后引起的局地或区域气候变化。结果表明:大范围区域植被变化对区域降水、温度的影响非常显著,内蒙古地区土地荒漠化可导致中国北方大部分地区降水减少,尤其加剧了华北、西北地区的干旱,西北地区绿化有利于黄河流域降水增加,而长江流域和江南地区降水却有不同程度的减少,因此可在一定程度上减少这里的洪涝灾害;气温的变化比降水更显著,植被退化使当地气温明显升高,使中、低层大气变得干燥,近地层风速加大,而植树造林却使当地及周围地区冬偏暖、夏偏凉,大气变得湿润,近地层风速减小,有利于在一定程度上减少沙尘暴的发生。另外,植被变化对东亚冬、夏季风强度也有一定程度的影响,从而影响到中国东部地区降水的分布和冬季低温、冷害事件发生的强度。