利用ARGO资料改进海洋资料同化和海洋模式中的物理过程

国际ARGO计划的实施每年将可提供多达 10万个剖面 (0～ 2 0 0 0m水深 )的海水温度和盐度资料 ,这些资料的获取无疑将会大大促进海洋和大气科学的发展 ,使人们加深对海洋过程的了解 ,揭示海 气相互作用的机理 ,为长期天气预报和短期气候预测提供模式初始场 ,提高长期天气预报和短期气候预测的能力。如何利用这些资料开展研究工作以及在实际业务中应用这些资料是目前大气和海洋科学界的一个前沿课题。本研究将ARGO浮标资料引入了国家气候中心的NCC GODAS同化系统 ,结果分析表明 ,同化ARGO资料后所得到的海温场在三大洋中不仅在温度数值的大小 ,而且在分布形式方面都与观测场具有较好的一致性 ,可以很好地反映出观测到的冬季和夏季海温的分布形式以及海温的季节变化特征和异常特征。本研究还应用最新的ARGO海洋观测资料 ,通过建立新的热带西太平洋次表层海温参数化方案 ,改进了Zebiak Cane(1987)海洋模式 (ZC模式 ) ,克服了ZC模式几乎没有模拟赤道西太平洋表层和次表层海温变化能力的缺陷。在ZC模式中引用新的次表层海温参数化方案后 ,在赤道西太平洋不仅次表层海温的模拟得到了改善 ,对海面温度异常的模拟也有了较大的改进 ,不仅模拟出了赤道西太平洋表层和次表层海温异常的年际变化特征 ,也模拟出了与观     

莫桑比克东部滨海砂矿矿物组成及特征

滨海砂矿是目前全球最大的潜在矿产资源之一。以莫桑比克的滨海砂矿作为研究对象,利用光学显微镜、X射线衍射、扫描电镜、等离子体质谱（ICP-MS）等手段对莫桑比克东部滨海砂矿的矿物组成及特征进行了研究。并用数理统计方法讨论了重砂矿的元素赋存状态及其载体矿物。研究结果表明：（1）砂矿的矿石矿物主要为钛铁矿、金红石和锆石,脉石矿物主要为石英和长石。（2）重砂矿的主要化学组分为Ti和zr;Hf及REE为次要组分;而主要有害元素组分Th和U,其总体含量低,故重砂矿对采选加工和产品利用均无明显环境危害。（3）重砂矿中元素含量与粒度之间呈一定相关性,显示zr、Hf、U、Cr、Ta的载体矿物的粒度相对较细;Ti、Fe、V、Nb的载体矿物的粒度相对较粗。     

铅锌矿山开发导致的重金属在环境介质中的积累

以连续提取法和相关性分析研究了土法冶炼锌、铅锌和矿山开采导致的重金属在废渣及环境介质土壤、溪流沉积物中的积累，并分析了其环境危害性。结果显示，贵州赫章土法炼锌导致的重金属Pb、Zn、Cd在环境介质中的积累相当高。水城杉树林铅锌矿山开采引起的重金属积累则相对较低，但也明显高于背景值；土壤和沉积物中的铁矿物对重金属有强烈的固定作用。除残渣态外，Pb、Zn在土壤、炼锌废渣中主要呈铁锰氧化物结合态，沉积物中则为碳酸盐结合态。可交换态Pb、Zn含量变异较大，但在炼锌废渣、土壤中含量明显高于河流沉积物，暗示铅锌矿开发对土壤环境的潜在危害更大。     

淡水磷酸盐氧同位素前处理方法的优化

磷是地表水体中的关键性营养盐,在水生生态系统的物质循环与能量流动方面发挥着重要作用,研究水体中磷的来源、转化与归趋对于了解水环境的演变过程与科学保护具有重要意义.近年来,磷酸盐氧同位素(δ18 O P)技术已逐渐应用于淡水环境中磷的来源示踪与生物地球化学循环研究,其样品前处理主要沿用海水方法体系.相比而言,淡水样品中PO 3-4浓度通常较低,有机质和干扰离子含量却较高,复杂的样品前处理过程极大地制约了δ18 O P分析在淡水环境体系的广泛应用.为此,本研究针对现有海水样品δ18 O P前处理方法在地表淡水环境的适用性加以检验,并进行了三点优化改进:①将MAGIC沉淀步骤使用的MgCl 2替换为Mg(NO 3)2,避免了Cl-的干扰,减少AgCl杂质的生成;②调节生成Ag3PO4溶液pH值为8.0,保证Ag3PO4沉淀快速完全;③对Ag3PO4沉淀过程采用避光处理,降低了AgNO 3及Ag3PO4可能的光解影响,提高了Ag3PO4的纯度,使δ18 O P的测试结果更为准确.本改进方法为后续利用δ18 O P技术深入探究淡水环境中磷的生物地球化学循环与生态环境效应提供了有益的方法借鉴.     

Experiments of DSAEF_LTP Model with Two Improved Parameters for Accumulated Precipitation of Landfalling Tropical Cyclones over Southeast China

The Dynamical-Statistical-Analog Ensemble Forecast model for landfalling tropical cyclones (TCs) precipitation (DSAEF_LTP) utilises an operational numerical weather prediction (NWP) model for the forecast track, while the precipitation forecast is obtained by finding analog cyclones, and making a precipitation forecast from an ensemble of the analogs. This study addresses TCs that occurred from 2004 to 2019 in Southeast China with 47 TCs as training samples and 18 TCs for independent forecast experiments. Experiments use four model versions. The control experiment DSAEF_LTP_1 includes three factors including TC track, landfall season, and TC intensity to determine analogs. Versions DSAEF_LTP_2, DSAEF_LTP_3, and DSAEF_LTP_4 respectively integrate improved similarity region, improved ensemble method, and improvements in both parameters. Results show that the DSAEF_LTP model with new values of similarity region and ensemble method (DSAEF_LTP_4) performs best in the simulation experiment, while the DSAEF_LTP model with new values only of ensemble method (DSAEF_LTP_3) performs best in the forecast experiment. The reason for the difference between simulation (training sample) and forecast (independent sample) may be that the proportion of TC with typical tracks (southeast to northwest movement or landfall over Southeast China) has changed significantly between samples. Forecast performance is compared with that of three global dynamical models (ECMWF, GRAPES, and GFS) and a regional dynamical model (SMS-WARMS). The DSAEF_LTP model performs better than the dynamical models and tends to produce more false alarms in accumulated forecast precipitation above 250 mm and 100 mm. Compared with TCs without heavy precipitation or typical tracks, TCs with these characteristics are better forecasted by the DSAEF_LTP model.     

一种简单的辉钼矿Re-Os同位素年龄测定中Re化学分离方法：“钽试剂”萃取法

介绍了一种简单的辉钼矿Re-Os同位素定年中Re的化学分离方法,采用“钽试剂”（N-苯甲酰基苯基羟胺）的氯仿溶液萃取辉钼矿中的主要基体和干扰元素,如Mo、Fe和W,达到Re与这些主要基体元素分离的目的。在此基础上,建立了Carius管溶样-四氯化碳萃取分离Os-“钽试剂”萃取分离Re以及同位素稀释电感耦合等离子体质谱法测定的分析流程。利用该分析流程,对辉钼矿标准物质JDC进行Re-Os同位素年龄测定研究,测得其Re、Os的平均含量及年龄分别为（17．6±0．2）μg／g、（25．9±0．3）ng／g和（140．1±2．4）Ma,该结果在误差范围内与标准参考值一致。与目前常用的辉钼矿Re-Os同位素定年方法相比,该方法具有操作简便、快速、高效以及成本低的优势,非常适合作为辉钼矿Re-Os同位素定年的化学分离常规方法。     

辽宁省大民屯凹陷流体化学场特征及油气成藏意义

从地层水化学场、油气组成的非均质性两方面对辽宁省大民屯凹陷前第三系古潜山和下第三系沙河街组的流体化学场特征进行了分析.结果表明,该区地层水运动规律与油气运移模式吻合较好,即流体以"垂向流动"为主,受断裂和沉积砂体的控制,由沉积中心的中、深部沿断裂垂向运移,而后在各断块内侧向运移至各断块的高部位,横向运移效应只在局部小范围内规律显著,构成了典型的离心状渗流体系.在地层水水头压力、浮力动力场控制下该区形成了自生自储、下生上储、新生古储型油藏.     

青藏高原东北部泥炭沉积粒度与元素记录的全新世千年尺度的气候变化

通过对青藏高原东北部共和盆地泥炭沉积的粒度与地球化学元素分析, 重建了区域全新世千年尺度的气候变化过程. 结果显示: 10.0~8.6 cal ka BP区域暖湿程度逐渐增加, 但在8.6~7.1 cal ka BP气候相对寒冷干燥, 7.1~3.8 cal ka BP 暖湿程度总体上为全新世最佳, 但也出现明显的气候波动, 3.8~0.5 cal ka BP气候向冷干方向发展, 0.5 cal ka BP以来气候又逐渐转向暖湿. 这一特征与中国东部季风区的气候变化有很好的一致性. 此外, 区域全新世气候变化过程中存在10次千年尺度的寒冷事件, 并与高原冰芯、 湖泊、 泥炭和风成沉积记录的古气候变化, 甚至与北半球高低纬度的气候变化都具有良好的可比性. 因此, 认为区域全新世气候变化具有"季风模式"与"千年尺度震荡"的双重特点.     

秦岭主峰太白山北麓降水化学特征分析

利用太白山北麓2011年12月-2013年7月共39次降水样品数据资料, 定量分析了该区域降水化学的特征和时间变化规律. 结果表明: 太白山北麓地区降水中, 除常量离子Na⁺、NH₄⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、F^-、Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-外, CO₃^2-、HCO₃^-、PO₄^3-及低分子有机酸也占有相当比例. 研究区降水常量离子浓度的顺序依次为: NH₄⁺ > SO₄^2- > Ca²⁺ > NO₃^- > Na⁺ > Cl^- > Mg²⁺ > K⁺ > F^-, 离子总浓度表现出明显的季节变化: 夏季(轻度污染) < 秋季(中等污染) < 春季(严重污染) < 冬季(极重污染). 利用因子分析法得出太白山北麓地区降水组分主要有三种来源; Na⁺、Cl^-、Mg²⁺、Ca²⁺主要来自地壳源, SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺主要来自人为源, K⁺和F^-主要由海盐源和人为源共同贡献. 根据Hysplit 后向气流轨迹分析, 得出不同路径气团降水离子组分不同: 受地形等因素影响, 北方路径的气团比南方路径气团离子总浓度较高; 受土壤类型影响, 西北方向气团降水Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺浓度较高; 受人为活动影响, 东北方向SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺浓度较高.     

A numerical model of the partitioning of trace chemical solutes during drop freezing

Partitioning of volatile chemicals among the gas, liquid, and solid phases during freezing of liquid water in clouds can impact trace chemical distributions in the troposphere and in precipitation. We describe here a numerical model of this partitioning during the freezing of a supercooled liquid drop. Our model includes the time-dependent calculation of the coupled processes of crystallization kinetics, heat transport, and solute mass transport, for a freezing hydrometeor particle. We demonstrate the model for tracer partitioning during the freezing of a 1000 μm radius drop on a 100 μm ice substrate, under a few ambient condition scenarios. The model effectively simulates particle freezing and solute transport, yielding results that are qualitatively and quantitatively consistent with previous experimental and theoretical work. Results suggest that the ice shell formation time is governed by heat loss to air and not by dendrite propagation, and that the location of ice nucleation is not important to freezing times or the effective partitioning of chemical solutes. Even for the case of nucleation at the center of the drop, we found that dendrites propagated rapidly to form surface ice. Freezing then proceeded from the outside in. Results also indicate that the solid-liquid interfacial surface area is not important to freezing times or the effective partitioning of chemical solutes, and that the rate aspects of trapping are more important than equilibrium solid-liquid partitioning to the effective partitioning resulting from freezing.