我国东南沿岸及复杂山地后汛期降水日变化的数值研究

利用2009~2017年7~9月福建省逐小时地面加密自动站资料和2015~2017年7~9月厦门站的探空资料,通过K均值聚类法和中尺度数值模式(WRF3.9.1.1版本)理想数值模拟,分析了我国东南沿岸及复杂山地(福建)后汛期降水日变化特征,揭示了地形热力环流以及海陆风环流在热对流降水日变化形成中的作用,探讨了环境温湿廓线及风垂直廓线对热对流降水日峰值强度和日峰值出现时间的影响。结果发现:我国东南沿岸复杂山地(福建)后汛期降水日变化受地形热力环流和海陆风环流的影响和调制,白天辐射加热在复杂山地形成的局地热力环流激发出对流降雨带,午后受海风环流的影响,对流降雨带组织发展达到峰值,之后随着地形热力环流和海风环流减弱雨带逐渐减弱。武夷山及周边复杂山地的降水日变化主要受地形热力环流的影响,在午后对流降水达到峰值,夜间减弱几近消失。理想数值试验进一步证实了我国东南沿岸复杂山地地形热力环流对对流降雨的触发以及海陆风环流在山地对流雨带组织发展中的作用,环境温湿廓线以及风垂直廓线对热对流降水日峰值强度以及日峰值出现的时间具有重要影响,其中环境温湿廓线的大气抬升凝结高度、大气可降水量、大气的对流不稳定度以及大气中低层湿度分布的不同,会影响热对流降水日峰值强度,并通过影响山地热力对流触发时间,改变热对流降水日峰值时间,而环境风垂直廓线的低层气流强度和方向、中低层垂直风切变的不同,会影响地形热力对流系统的启动、组织发展和移动等特征,进而影响热对流降水日峰值强度以及热对流降水日峰值时间。     

三个陆面模式对新疆地区陆面过程模拟的对比研究

利用实测的大气观测数据建立陆面模式驱动场, 分别驱动Biosphere-Atmosphere Transfer Scheme（BATS）, Land Surface Model（LSM）, Common Land Model（CoLM）三个陆面模式, 对新疆地区99个测站的陆面热力过程进行了off-line模拟研究, 对比分析了三个模式模拟结果的异同, 并利用观测的土壤温度检验了各个模式的模拟性能。结果表明： 三个模式对所吸收的太阳辐射、 地表感热通量、 地表潜热通量和Bowen比的模拟结果有明显差别, 其中CoLM模拟的太阳辐射、 感热通量和土壤温度比BATS和LSM大。用观测的土壤温度对三个模式模拟性能的检验表明 BATS模拟的土壤温度最接近观测值, 大约偏低1℃, 而LSM和CoLM的模拟结果偏高, CoLM模拟的年际变化趋势与观测值相关性达到0.877, 高于另外两个模式的模拟; BATS在天山以北模拟值偏低, CoLM在天山以南模拟结果偏高, LSM模拟的区域分布状况与实际观测最一致。这些结果为研究陆面模式在新疆地区的应用提供了一些参考, 对于深入了解新疆地区的陆面过程具有重要意义。     

Heat Transport Processes in the Earth’s Crust

The heat of the Earth derives from internal and external sources. A heat balance shows that most of the heat provided by external sources is re-emitted by long-wavelength heat radiation and that the dominant internal sources are original heat and heat generated by decay of unstable radioactive isotopes. Understanding of the thermal regime of the Earth requires appreciation of properties and mechanisms for heat generation, storage, and transport. Both experimental and indirect methods are available for inferring the corresponding rock properties. Heat conduction is the dominant transport process in the Earth’s crust, except for settings where appreciable fluid flow provides a mechanism for heat advection. For most crustal and mantle rocks, heat radiation becomes significant only at temperatures above 1200°C.

Structure modelling and cation partitioning of spinel solid solutions at high <Emphasis Type="Italic">T</Emphasis>,<Emphasis Type="Italic">P</Emphasis> conditions

This paper presents evaluation of cation distributions from diffraction data collected at high T, P, and is an extension of the spinel structure modelling procedure by Lavina et al. (2002). Optimised cation-to-oxygen distances are modified for thermal expansion and compressibility at T and P of interest following Hazen and Prewitt (1977) and Hazen and Yang (1999). The procedure is applied to literature data concerning hercynite, spinel s.s., Zn aluminate, Zn ferrite, magnetite and the (Fe₃O₄)_{1– x} (MgAl₂O₄) _x join. Calculated cation distribution is strongly affected by standard deviations in cell parameters and oxygen coordinates. The underestimated values often reported in the literature for powder profile refinements may strongly affect the cation distribution; however, if standard deviations are increased to physically realistic values, consistent results are obtained. For P up to 10 GPa, reasonable evaluations of cation distribution are obtained for spinel s.s., Zn aluminate and magnetite, whereas for Zn ferrite they are limited to 1.8 GPa. For P beyond 10 GPa, compressibility cannot be assumed to be linear; the relationship between cell parameter and pressure is well-defined, but the inaccuracy of oxygen coordinate prevents simple modelling of bond distances with pressure.     

苏北平原区浅层地温能可开采资源量评价方法

随着地源热泵技术的推广应用,浅层地温能作为新型可再生资源得到了重视,对浅层地温能的资源评价业已展开。目前,从浅层地温能赋存地区的地质特点出发,分析其资源可开采量的研究尚不多见。重点介绍了浅层地温能可开采资源量的常规评价方法,并针对苏北平原区的地质特点,分析了在苏北平原区的具体地质特征下不同评价方法的适用性,得出了地下水式地源热泵可开采资源量的适宜评价方法为地下水量折算法;地埋管式地源热泵可开采资源量的适宜评价方法为换热量现场测试法;通过对本地区的工程案例分析,验证了上述2种方法在苏北平原区浅层地温能可开采资源量评价中能取得较高的精度。     

天然气水合物的地热研究进展

天然气水合物的地热研究在以下几个方面都取得了重要进展,热流与似海底反射层的关系,水合物稳定带的研究;水合物热物理参数的确定;水合物形成过程中的热状态;热导率的应用,指出了今后水合物的地热学研究方向。     

汶泗河冲洪积扇松散层现场热响应试验数据分析及应用——以兖州市南郊试验场为例

现场热响应试验是获取岩土体热物性参数的主要方法之一,可为试验场区地源热泵工程地埋管换热器类型及长度的选择,浅层地热能评价和开发利用提供基础数据。该文系统介绍了现场热响应试验的目地任务、试验装置、原理、内容和步骤,数据处理方法,并以位于汶泗河冲洪积扇中上流地区的兖州市南郊试验场松散层现场热响应试验为例,介绍了试验场区水文地质条件,试验过程、试验数据分析及应用。     

鄂尔多斯盆地深部热结构特征及其对华北克拉通破坏的启示

基于二维稳态热传导方程,利用有限元数值模拟方法,选取东西向横穿鄂尔多斯盆地地质与地球物理解释大剖面进行了深部温度场数值模拟研究,得到了华北克拉通西部的鄂尔多斯盆地下伏岩石圈热结构特征.地幔热流变化范围:21.2~24.5 mW·m-2,体现为东高西低特征.壳幔热流比(Qc/Qm)介于1.51~1.84之间,为\"热壳冷幔\".与华北东部地幔热流对比表明,西部的鄂尔多斯盆地相对处于稳定的深部动力学环境.在岩石圈热结构研究基础上,对克拉通地震岩石圈与热岩石圈厚度差异进行了对比,研究表明:鄂尔多斯盆地西部地震岩石圈与热岩石圈厚度差异约达140 km,而东部的汾渭地堑,渤海湾盆地二者差异逐渐减小.华北克拉通自西向东,地震岩石圈厚度与热岩石圈厚度差异不断减小,意味着华北克拉通岩石圈下部的软流圈地幔黏性系数自西向东逐渐降低,本文从地热学角度可能印证了太平洋俯冲脱水作用对华北克拉通的影响.     

赣东北地区矽卡岩典型矿物形成与演化的光谱证据:以朱溪钨多金属矿为例SCIEI北大核心CSCD

朱溪是近年来在江西塔前-赋春成矿带发现的一个世界级超大型钨铜矿床。本文采用短波红外+热红外光谱技术对矿区13个钻孔进行了光谱测量,结合岩石-矿物地球化学分析,探讨了朱溪矿床矽卡岩中典型蚀变矿物的形成与演化过程,厘定了矽卡岩形成不同阶段矿物组合的光谱特征,构建了朱溪矿床的短波红外+热红外光谱勘查模型。研究发现:(1)区内不同矿物组合形成了明显的蚀变分带,由内向外依次为绢云母(富Si)+长石(岩体顶层蚀变,多期流体叠加综合作用)→外矽卡岩:钙铝榴石+透辉石+(绢云母)→透辉石+蛇纹石+绿泥(帘)石+滑石→绢云母(富Al)+绿泥(帘)石(基底不整合面蚀变);(2)Al-OH波长的移动可指示成矿流体压力、温度及pH值的变化;(3)研究区透辉石的形成、演化与矿体之间关系密切,虽然富矿体赋存于矽卡岩形成早期的透辉石-石榴子石蚀变带,但大量矿体则赋存于矽卡岩退蚀变阶段的蛇纹石-绿泥石蚀变带;(4)矿体的形成与流体的混合作用关系极大,伊利石光谱吸收特征能够指示外部冷水(大气降水或地下水)的灌入轨迹。     

瑞利数对热对流的影响——在地幔柱中的应用

本文分别在直角坐标系和柱坐标系下,研究瑞利数从104逐渐增大到107对热对流的影响,数值计算结果表明:瑞利数越大,地幔柱越窄,地幔柱上升速度也越快;源自上地幔的地幔柱半径的范围为90到210 km.根据峨眉山内带的半径推算出地幔的黏性系数约为3.8×1021 Pa·s,地幔柱平均流动速度为2.5 cm/a.