冻融作用对系统与环境间能量交换的影响

通过求解古典Neumann问题,研究土壤在冻结和融化过程的热交换特征,从理论上分析了冻融作用对系统与环境间能量交换的影响.以草炭亚粘土和亚粘土为例,计算了广泛环境条件下的冻融作用对系统温度变化和与环境间热交换的影响.结果表明,冻融作用使相应过程表层温度梯度加大,热交换强度增强.     

海底热液硫化物矿体内部流体混合过程的数值模拟:以大西洋TAG热液活动区为例

大型海底热液硫化物矿体的形成机制是涉及多种控制因素的复杂地质过程,其中热液流体同海水的混合扮演着重要角色。大洋钻探计划(ODP)资料表明在大西洋TAG区热液硫化物矿体内部,热液流体同经过改造的海水之间发生着广泛的混合作用,这个过程在很大程度上控制着海底热液硫化物矿体的内部结构和化学组成。以TAG热液硫化物矿体为例,利用数值模拟方法模拟了热液流体与经过不同程度改造的海水的混合过程,试图探讨海水与热液流体混合在热液硫化物矿体形成中的作用。模拟计算结果表明:(1)来自矿体深部的热液流体与经围岩加热的下渗海水的混合是造成TAG热液活动区硬石膏大量沉淀的重要原因;(2)在热液流体与海水的混合过程中,混合流体的化学性质和矿物沉淀情况在330~310℃上下发生了较大变化,330~310℃是一个特殊的温度区域;(3)利用数值计算结果探讨了TAG热液活动区不同区块(TAG-1,TAG-2和TAG-5等)的流体混合作用和热液活动过程。     

赤道印度洋中部断面东西水交换的季节变化及其区域差异

采用海洋再分析资料和实测资料研究了热带印度洋中部东西水交换特征。结果表明存在两个相互独立的过程,即北印度洋过程(4°~6°N)和赤道过程(2°S-2°N)。北印度洋过程受季风影响显著,11月至翌年3月冬季风期间表现出很强的低盐水向西输送,5-9月夏季风期间则为高盐水向东输送;由于冬季风期间的输送较强,年平均表现为低盐水向西输送。赤道过程分为表层过程和次表层过程。表层赤道过程受局地风场驱动,有明显的半年周期;4-5月和10-11月的东向流将赤道西印度洋的高盐水向东输送,其余月份相反;向东的输送较强,年平均表现为净高盐水向东输送。在次表层赤道过程没有明显的季节变化,海流全年一致向东,将海盆西部的高盐水向东输送。     

Socio-economic vulnerability due to climate change: Deriving indicators for fishing communities in Mumbai

This paper assessed the socio-economic implications of climate change and vulnerability of fishing communities known as “Koli” living in Mumbai, India. The vulnerability indicators are derived from sustainable livelihood literature and use of multi-criteria analyses and are validated with expert opinions. A survey of two hundred fishermen from five fishing villages in Mumbai was conducted to collect data. The results demonstrate that vulnerability perpetuates due to physical and financial resource constraints among the fishing community. Fishermen from Madh and Worli villages are observed to be more vulnerable and less adaptive due to their inability to use efficient mechanized boats and advanced fishing implements, such as fish finders and GPS (Global Positioning System). The divergence in the vulnerability scores among fishing villages is attributed to the coping strategies, resource availability, knowledge and the benefit derived from the local government. Fishermen have been observing the negative impacts of climate change on their fishing livelihoods. Adaptation strategies to maximize fish catch are observed in such practices as targeting different species and fishing intensively for several days. However, these practices are leading to an imbalance in the common resource pool and biased resource sharing among different groups of fishermen.     

Assessment of soil erosion in a monsoon-dominated mountain river basin in India using RUSLE-SDR and AHP

The long-term average annual soil loss (A) and sediment yield (SY) in a tropical monsoon-dominated river basin in the southern Western Ghats, India (Muthirapuzha River Basin, MRB; area: 271.75 km²), were predicted by coupling the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE) and sediment delivery ratio (SDR) models. Moreover, the study also delineated soil erosion risk zones based on the soil erosion potential index (SEPI) using the analytic hierarchy process (AHP) technique. Mean A of the basin is 14.36 t ha^?1 year^?1, while mean SY is only 3.65 t ha^?1 year^?1. Although the land use/land cover types with human interference show relatively lower A compared to natural vegetation, their higher SDR values reflect the significance of anthropogenic activities in accelerated soil erosion. The soil erosion risk in the MRB is strongly controlled by slope, land use/land cover and relative relief, compared to geomorphology, drainage density, stream frequency and lineament frequency.     

2018年斐济MW8.2深震:高频辐射过程和发生原因

2018年8月19日,在斐济东部海域563 km深处发生了一次M_W8.2地震.我们首先挑选位于美国阿拉斯加地区的131个宽频带台站构成台阵,选用垂直分量0.5~2 Hz的高频信号,利用广义台阵反投影技术对这次地震的破裂过程进行了成像,然后基于破裂速度对地震的辐射效率进行了估计.结果表明,这次地震总体上呈单侧破裂,破裂方位在3.0°左右,破裂总长度约51 km,持续时间22 s,平均破裂速度为2.5 km·s^-1.但能量释放有2次高峰,形成两次子事件.第一次为前10 s,峰值在7 s左右,破裂速度为2.9 km·s^-1,辐射效率为45%.第二次为10~22 s,峰值在15 s左右,破裂速度为1.6 km·s^-1,辐射效率为26%.结合震源位置、震源机制、破裂速度以及辐射效率,我们认为这次地震是由于俯冲板块前缘受到下部地幔物质上浮阻力引起的剪切失稳所致,起初板块内部的脆性破裂表现突出,致使辐射效率较高,后来震源处高温高压下的熔融耗散特征逐渐凸现,致使辐射效率下降.

     

1961—2020年中国区域性高温过程的气候特征及变化趋势

利用全国2419个国家气象观测站长序列日最高气温资料,依据目前国家气候中心业务上采用的区域性高温过程客观判别标准和综合评估模型,对1961—2020年我国区域性高温过程的最早开始和最晚结束日期、发生频次以及过程的持续时间、覆盖范围、高温强度和综合强度等的气候特征和长期变化趋势进行了分析.结果显示：（1）我国区域性高温过程平均每年发生4次,在5月上旬至10月上旬均可出现,主要集中在6月下旬至8月下旬,其中7、8月发生最为频繁.区域性高温过程在年内的首次出现日期平均为6月18日,末次结束日期平均为8月31日.平均每次过程覆盖760站、高温强度36.4℃、持续日数13天.（2）近60年来,我国区域性高温过程在年内的首次出现日期明显提前、末次结束日期显著推后,整个高温期大幅变长;区域性高温过程的发生频次呈先减少后增加变化特征,1990s以后维持高位;区域性高温过程的平均高温强度先减弱后增强,1980—2020年增强趋势显著;区域性高温过程的覆盖范围显著增大、持续时间显著变长、综合强度显著增强.（3）近60年,我国历年区域性高温过程的首次开始时间和末次结束时间,高温期长度及高温过程发生频次等均没有发生气候突变;区域性高温过程的平均高温强度在1987年由弱转强,并在2002年进一步突变增强.同时,区域性高温过程的影响范围、持续时间和综合强度分别在1998、2016和2012年前后突变增加和增强.总体而言,近60年来我国区域性高温过程已发生了显著变化,高温灾害趋于严重.

     

浅谈芦山地震

地震序列是对地震现象的回顾性描述,只有在地震序列结束后它才有可能被确切无疑地判定.鉴于龙门山断裂带或地震带的整体性、统一性和系统性,不可否认在其西南段发生的芦山地震是与汶川地震一样的同属于龙门山断裂带的事件.鉴于芦山地震的震源位置、震源机制、震级大小和破裂区覆盖的范围,目前可认为它是汶川地震迄今最大的余震.鉴于地震序列的判定是对地震现象的唯象的描述,有相当的任意性,对芦山地震究竟是"新的主震"还是"汶川余震"的"讨论"实质上是在根据经验判定地震的类型,即使目前看"主震说"提出的4条"论据"明显缺乏说服力,"余震说"比较有说服力,但最后都需要等到地震序列结束之后才有可能"定论".作者认为,相对于需要等到地震序列结束之后才能"定论"、甚而在地震序列结束之后未必能"定论"的芦山地震究竟是"新的主震"还是"汶川余震"问题,应当更为关注芦山地震的发生引出的一些重要的亟待研究的科学问题与防震减灾问题.     

Experimental study on strain field evolution around a simulated thrust fault

Earthquakes result from continuous geodynamic processes. A topic of significant interest for the scientific community is to elaborate on the phenomena governing the faulting and fracturing of crustal rocks. Therefore, in this study, uniaxial compressive shear failure experiments were conducted on Fangshan marble rock samples with a prefabricated slot to simulate thrust faulting. The center of each marble plate (105 mm × 80 mm × 5 mm) was engraved with a 30-mm long double-sided nonpenetrating slot (depth: 2 mm, width: 0.5 mm). The deformation and destruction processes of the rock surface were recorded using a high-speed camera. The digital image correlation method was used to calculate the displacement and strain distribution and variation at different loading stages. The accumulative and incremental displacement fields u and v , strain field e_x and e_y, and shear strain e_xy were analyzed. When the loading level reached its ultimate value, the strain field was concentrated around the prefabricated slot. The concentration reached a maximum at the ends of the prefabricated slot. The magnitude of shear strain reached 0.1. This experiment contributes to our understanding of the dynamic process of active faulting.     

下扬子及周边地区深部泊松比结构及深部动力过程约束研究

下扬子及周边地区存在着丰富的地质构造和多金属矿产资源,其深部结构和动力学过程已成为地学界研究的热点.为了更好地讨论下扬子及周边地区的深部动力学过程和岩浆活动机制,本文基于均匀网格层析成像方法提出了非均匀网格远震层析成像方法,利用大量的天然地震相对走时残差数据反演获得了下扬子及周边地区深至700 km范围内的三维S波和P波速度结构,并根据纵横波的比值关系计算出泊松比异常.由于S波速度比P波对流体的反应更加敏感,所以泊松比异常反映了物质是否包含流体或者物质的软硬、冷热程度.本研究结果显示：（1）长江中下游成矿带下方的上地幔内存在明显的高泊松比异常,而地幔过渡带内则存在明显的低泊松比异常;（2）大别造山带及其南侧的中扬子地块的上地幔中下部及地幔过渡带内都存在明显低泊松比异常,且呈现东深西浅的空间分布特征.结合已有的地质、地球物理和地球化学等资料,我们认为长江中下游成矿带下方的地幔过渡带内滞留着古太平洋俯冲板块,其上地幔内则赋存着软的上地幔热物质,为深部成矿提供了热量或幔源物质.因此,古太平洋板块的俯冲对长江中下游成矿带的形成发挥了至关重要的作用.