Air masses and aerosols chemical components in the free troposphere at the subtropical northeast atlantic region

The dynamics and the aerosol chemistry of the air masses reaching the free troposphere of the subtropical Northeast Atlantic region during the period 1995–98 have been studied. Seven days backward trajectories were calculated daily with HYSPLIT-4 model for Izaña Global Atmospheric Watch (GAW) Observatory (28.3^°N 16.5^°W, 2367 m a.s.l.). These back-trajectories were classified by means of a k-means clustering strategy. The daily air masses have been coded using 16 variables to detect the aerosol load of each one of them. Four clusters were found: Cluster 1, representative of Atlantic oceanic middle troposphere air masses, (OMT), has an average frequency of occurrence of 50.6%. Cluster 2, which includes air masses originated in the African continent (AfD), has been recorded in a 19.8% of time. Cluster 3 represents a mixture at least of two of the next sources: Europe, Africa and Ocean, (EAM), with a frequency of 12.7%. Finally, Cluster 4 includes air masses with a high load of maritime aerosols, (MaA), and it has been detected in a 16.9%. An analysis of four aerosol components: NO₃ ^?, NH₄ ⁺, non-sea-salt-SO₄ ^2?, and mineral dust and its relation with the origin and transport of the air masses have been done. The highest quantities of mineral dust and nss-SO₄ ^2? are linked with African air masses with a mean value of 86.5 and 1.9 μg/m³ respectively. Whereas the highest levels of NO₃ ^?, 1.0 μg/m³, and NH₄ ⁺, 0.4 μg/m³, were obtained for AfD and EAM. The lowest levels were associated with OMT and MaA air masses types: 12.7, 0.6, 0.2, and 0.5 μg/m³ for dust, NO₃ ^?, NH₄ ⁺, and nss-SO₄ ^2? in average for the four studied years. However, it is remarkable that the values of the median for dust are 2.2 and 3.5 μg/m³ in clusters MaA and OMT respectively. Using non-parametric statistical tests the distributions of concentrations in each cluster by year have been compared in order to detect similarities. The results show that the aerosol loads of OMT and MaA air masses are quite similar and the same occurs for AfD and EAM air masses. However, the correlation analysis between the levels of anions and ammonium evidenced important differences among the air mass types. In AfD air masses is clear a low correlation between levels of nss-SO₄ ^2? and NH₄ ⁺ (r ² = 0.08) suggesting that the sulfate speciation was dominated by sulfate species others than ammonium sulfate, such as calcium sulfate. CaSO₄ ?2H₂O (gypsum) is mainly present in the coarse mode, where the radiative effects of sulfate are less important that in the accumulative mode. For OMT air masses is noticeable an important increasing on the correlation between the levels of anions and those of NH₄ ⁺ for the two last years of the study period (1997–1998, r ² = 0.61 –0.85%) with respect to the first ones (1995–1996, r ² = 0.25–0.49%), coinciding with the second strongest ENSO (El Niño Southern Oscillation) event recorded. This behavior indicates a change in the speciation of the aerosol component.     

塔克拉玛干沙漠腹地沙尘气溶胶对低层大气的加热效应

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站2006年8月1日-2007年7月31日近地层80 m铁塔逐时温度、辐射和5 minPM10浓度、黑碳(BC)质量浓度、散射系数等数据,结合地面常规气象数据筛选出四季沙尘过程,剔除云的影响,以每次沙尘过程的晴空为大气背景值,分析沙尘气溶胶对低层大气的加热效应.结果表明,沙漠腹地沙尘过程对低层大气日平均温度有显著的增温效应,扬沙在冬、春季最剧烈,日平均温度分别高出晴空3.4和3.8℃,沙尘暴其次,浮尘最小.沙尘过程显著地增大了大气逆辐射量,沙尘暴日平均为晴空的1.24倍,扬沙为晴空的1.21倍.沙尘影响低层大气温度梯度分布,显著缩短了大气的逆温时间,减弱了逆温强度.沙尘过程对低层大气增温的原因,春季是大粒子浓度的显著增大,冬季是吸收性粒子的增多,而夏、秋季则为小粒子浓度的增大和散射系数的增大.低层大气温度梯度在扬沙天气随PM10的增加而减小,主要由低层10m以下大气温度变化引起;浮尘天气主要与小粒子浓度关系密切,其影响高度最大,春、夏季可以达全层80 m,秋、冬季也可超过32 m;沙尘暴一致性较差,除秋季外,均由2 m以内温度变化所致.     

北半球大冰期(约2.73 Ma)前后北太平洋风尘沉积突变

距今约2.73 Ma,北半球高纬地区冰盖急剧发展,北半球大冰期来临,成为最引人注目的事件。北半球大冰期成因已有诸多解释,其中之一是大陆干旱化加剧,输入到大洋的粉尘增多引起海洋铁肥效应增强和生物量增多,吸收了更多大气CO2,使得地球变冷和冰盖增加。作为全球第二大粉尘释放中心,亚洲内陆干旱区释放的粉尘是北太平洋沉积物中主要陆源组分之一。开展北半球大冰期前后西北太平洋沉积物记录的亚洲粉尘研究,有助于深入认识风尘铁肥效应对北半球大冰期形成的可能贡献。文章依据大洋钻探计划(Ocean Drilling Program,简称ODP)198航次西北太平洋1208钻孔(共钻取沉积物392.3 m;本研究深度121.3 m至130.1 m,时间段为2.62 Ma至2.85 Ma)北半球大冰期前后的高分辨率(约2500年)样品,提取了沉积物中的"风尘组分",计算了风尘通量,研究了风尘通量变化和海洋生产力之间的关联。研究结果显示,约2.73 Ma以来,1208钻孔风尘通量快速增加,已发表的该孔的海洋生产力也表现出快速增加,海水表面温度也快速降低,说明粉尘对海洋的铁肥效应可能是触发北半球大冰期形成的重要因素。文章还测试了"风尘组分"的Nd和Sr同位素,研究了粉尘物源变动。结果显示,塔克拉玛干沙漠是北半球大冰期前后1208钻孔粉尘的主要物源,其中2.73 Ma至2.85 Ma期间Nd和Sr同位素波动较大,推测与火山灰含量较多和戈壁粉尘沉积有关,位置偏北的西风可能是部分戈壁粉尘长距离运输至北太平洋的主要营力。2.73 Ma以来,北极冰盖大量发育,西风位置南移,主要运输塔克拉玛干沙漠粉尘至北太平洋,使得Nd和Sr同位素波动较小,但其中2.72 Ma至2.70 Ma期间出现的Nd同位素偏正、Sr同位素变小很可能是火山灰的突然大量沉积造成的。     

河南渑池仰韶人遗址区黄土冲沟阶地的释光测年研究

地貌变迁与古人类活动的关系一直是地理学研究的一个重要科学问题。仰韶文化是黄河流域最为重要的新石器人类 文明之一,文章以河南渑池仰韶遗址区内西沟冲沟为研究对象,尝试建立仰韶人类活动与遗址区内冲沟地貌形成的先后关 系。渑池仰韶遗址区地处黄土高原东南缘黄土堆积区,文章利用释光测年方法测定了西沟冲沟阶地上覆堆积黄土的年代, 粗略重建了阶地形成的时间为大约距今3万年和12万年前,分别对应深海氧同位素（MIS） 3阶段和5阶段。而该时期渑池 仰韶区域尚无古人类活动记录,所以释光测年结果证明仰韶遗址区内的冲沟完全是自然成因的,与遗址区仰韶人的地表活 动无关。     

北祁连造山带东段老虎山石英闪长岩成因及其地质意义

以北祁连造山带东段老虎山石英闪长岩体为研究对象,进行了锆石U-Pb年龄及全岩元素与Sr-Nd同位素组成的系统 测定,据此探讨了岩石的成因及其对北祁连构造演化的启示。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果表明,石英闪长岩体的形成 年龄为440 Ma。岩石具有亚碱、准铝以及贫钙、镁、铁的特征,碱铝指数（AKI值） 均低于0.85,铝饱和指数（A/NKC 值） 多小于1.0,属钙碱性I型花岗岩类岩石。在稀土和微量元素组成上,岩石富集轻稀土和大离子亲石元素（如Rb、Cs、 Th和U）,亏损高场强元素（如Nb和Ta）,显示弧岩浆岩的地球化学特征。岩体具有相对均一的Sr-Nd同位素组成,初始Sr同 位素值为0.7058~0.7071,εNd(t)值为-1.06~-0.31。综合分析表明,老虎山石英闪长岩应起源于玄武质下地壳物质的部分熔 融,并在成岩过程中有少量幔源物质的混入。对区内火成岩地质地球化学特征与产出背景的全面分析,表明受北祁连洋俯 冲及随后岛弧与祁连—柴达木陆块碰撞拼贴影响,弧后盆地的北向俯冲消减作用可能是诱发民乐窑沟和老虎山弧岩浆岩以 及导致毛藏寺—老虎山花岗岩带内埃达克质岩石侵位的基本动力机制。     

山西青尖坡石英二长岩锆石U-Pb年龄及其地质意义

通过对华北克拉通北缘青尖坡石英二长岩锆石U-Pb同位素年龄分析,并结合相关主量和稀土元素数据探讨其地质意义。研究表明,石英二长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素年龄为241.1±1.7Ma,为早中三叠世岩浆活动的产物。岩石具有富K、Na、Si、Al,贫Mg、Ca、Ti等特征,为高钾碱性钾玄岩系列,属于过铝质花岗岩类;轻稀土元素相对富集,重稀土元素相对亏损,具有稳定的弱负Eu异常。总体为I型花岗岩成因,但兼具S型花岗岩的特征。青尖坡石英二长岩为中下地壳部分熔融成因,有地幔物质参与,为华北克拉通北缘三叠纪碱性岩带的组成部分,形成于晚造山-造山后的伸展构造环境。     

新疆伊吾地区晚石炭世石英闪长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义

新疆伊吾地区晚石炭世侵入岩产于天山-兴蒙造山系谢米斯台-库兰卡兹干古生代复合岛弧带的东段。用LA-ICP-MS技术测得伊吾地区石英闪长岩中锆石~(206)Pb/~(238)U年龄为312.4±1.5Ma(MSWD=0.18,n=30),属晚石炭世。岩石化学资料表明,伊吾地区晚石炭世侵入岩为准铝质高钾钙碱性岩系,轻稀土元素富集,重稀土元素平坦,具中等程度的负Eu异常。微量元素中富集轻稀土元素及Ba、Th等大离子亲石元素,而相对亏损Nb、Ti、P元素,P元素较强亏损可能与磷灰石分离结晶作用有关,元素地球化学组成指示其与大陆地壳物质具有明显的亲缘性;以上资料揭示,伊吾地区在晚石炭世已经处于后碰撞构造环境。     

浑善达克沙地沙尘气溶胶的粒谱特征

浑善达克沙地是我国主要沙尘气溶胶源地之一,但对其沙尘气溶胶特征一直缺乏研究.2001年4月末到5月初,在内蒙古浑善达克沙地利用PMS Fssp-100型激光粒谱仪进行了大气气溶胶的外场观测,取得了晴天、扬沙和沙尘暴天气条件下沙尘粒子的数浓度采样资料,通过统计分析研究,总结出浑善达克沙地在不同天气条件下近地面沙尘气溶胶的粒谱分布规律.所得统计结果表明了与其他源地沙尘气溶胶的共同点、差异之处及其原因.这一结果也为沙尘气溶胶辐射气候效应的数值模拟提供了新的实测依据.     

气候因素对宁夏中北部沙尘暴频率影响的模拟研究

利用宁夏中北部地区6个气象站多年气象资料,分析了月平均风速、土壤湿润度、地面温度及下垫面风蚀沙化系数对沙尘暴频率的影响,计算了各气候因素对本地沙尘暴频率的影响指数,建立了适合宁夏中北部地区的沙尘暴频率的定量模型,并利用气候影响指数对沙尘暴频率进行拟合,取得了比较理想的效果。     

阳原台石英水平摆倾斜仪数字化改造

2003年10月由张家口中心地震台和中国地震局地球物理研究所地震仪器厂,共同对阳原台SQ-70型石英摆倾斜仪进行了数字化改造。改造后的仪器,经过6个月的运行,目前,该仪器运行良好,产出资料稳定、可靠、精度高。