桂林洞穴滴水与现代碳酸钙δ18O记录的环境意义--以桂林七星岩NO.15支洞为例

现代洞穴动态监测的一个先决条件就是为洞穴碳酸盐(CaCO₃)沉积物-石笋的各种替代指标的解译提供可靠的依据,充分利用现代碳酸盐(CaCO₃)沉积物的各种替代指标,并与现代器测气象资料进行相互对比、并用以校正,是精确或定量解释石笋气候替代指标的关键.
经对桂林七星岩15号支洞的5个滴水点进行了长达四个水文年(2008~2011年)的大气降水、洞穴滴水、现代碳酸盐沉积物的动态监测和研究,并探讨了洞穴滴水和现代碳酸盐(CaCO₃)的δ18O与降水δ18O的相关关系.研究表明,洞穴滴水和现代碳酸盐(CaCO₃)的年平均δ18O值非常接近降水的δ18O平均值,并具有与地表降水δ18O相同的变化趋势,反映了洞穴滴水和现代碳酸盐(CaCO₃)的δ18O主要来自大气降水的δ18O,即明显受控于降水的δ18O.在4个水文年中,现代洞穴次生化学碳酸盐(CaCO₃)沉积物的δ18O值与滴水的δ18O值记录的年内(或年际)变化或多年的变化趋势基本相同,表现出明显的四高峰(δ18O低值区)四低谷(δ18O高值区)的波动变化特征,具有明显的年际、季节性变化规律,显示具有雨热同季的特点.研究结果表明洞穴滴水和洞穴现代碳酸盐(CaCO₃)沉积物的δ18O可以记录当地或洞穴上方的气候变化信号,即现代碳酸盐(CaCO₃)沉积物的δ18O主要作为夏季风强度或降雨量的替代指标.     

我国西北地区多年降水的氢氧同位素分布特征研究

降水是干旱区水文循环研究不可缺少的水文要素,为了揭示我国西北地区大气降水的氢氧同位素时空分布特征,合理开展不同尺度水文循环研究和建立对比标准,系统搜集分析了乌鲁木齐、银川、张掖、兰州、平凉、西安和拉萨七个地区多年大气降水的氢氧同位素数据资料。分析结果表明:乌鲁木齐、银川、张掖和兰州四个地区的δ18O值夏半年明显高于冬半年,从全年尺度上来看只是受到了温度效应的影响;而位于关中盆地的西安地区则由于复杂的水汽来源,冬半年表现出受温度效应的控制,夏半年转为雨量效应控制为主。平凉地区δ18O与其它海拔相近地区(如兰州)相比5~9月份均偏负,这与平凉地区较弱的城市热岛效应有关。西北地区大气降水δD和δ18O的变化范围均在全球大气降水的变化范围之内,除平凉和拉萨外,其它几个地区大气降水线方程的斜率和截距均小于全球大气降水线,说明这些地区的降水是在干旱环境下经历较强程度的蒸发条件下进行的,且在降水过程中还可能受到了局地二次蒸发凝结等水汽循环的影响。而该区域大气降水的氘盈余(d值)表现出冬半年高、夏半年低的特点,表明冬半年和夏半年水汽来源不同或者水源地的蒸发条件不同。     

北京地区地热水氘过量参数特征分析

文章通过80组不同地热田的样品,分析总结了北京地区地热水资源氘过量参数的特征:(1)地热水的平均δ值为5.4,常温地下水的平均d值为6.04,热水的d值与氚值都较低,水岩作用所导致的氧同位素交换比冷水更容易进行;(2)地下热水的氢和氧同位素组成具有明显的热交换趋势,d值随地下水年龄增大而递增,当地热水年龄为(12.76±0.13)ka时,d值为11.2,而当地热水年龄为(38.96±0.63)ka,d值为14.6;(3)在同一地区,d值随着地下水埋深加大而减小,埋深为125.13 m时d值为5.72,埋深为3221 m时,d值为3.03;(4)从补给源到排泄区,地下水的d值应逐渐降低,其中北部补给区平均d值为7.31,北京断陷盆地平均d值为5.68,南部凤河营地区仅为-9.20;补给源区与排泄区水的d的差值越大,地下水的运动速度越慢;(5)当Eh小于200 m V时,北京地区地下热水的d值随着Eh值的降低而减少,如在桐热-7中,氧化还原电位为-326 m V,d值为-9.20,而在TR-43中氧化还原电位为158 m V,d值为7.48;当Eh大于200 m V时,地下热水的d值随着Eh值的降低而增加,但增幅较小。     

中国的板块构造区划

20世纪60年代板块构造学说传入中国,为广大地学工作者所接受并应用于相关的地质工作中。在新一代地质志的研究中,以板块学说为主导,已经成为共识。从板块构造来认识,板块的组成包括其核心及边缘。其核心为克拉通,由稳定的陆块组成;边缘包含了不同的活动大陆边缘和被动大陆边缘。边缘在后期板块汇聚的过程中,常由汇聚或碰撞等不同方式而成为不同的造山带。板块之间具有不同形式的汇聚带,其中主要是地壳对接消减带。在地球发展历史的过程中,不同时期的板块构造格局常有很大的变化。因此,本文以古生代的构造格架为主,探讨对中国大陆进行板块构造区划中的一些相关问题,并对全国的区划提出了一个初步方案。此方案将全国划分为7个I级单元(板块),30个II级单元(克拉通和造山带)以及103个III级单元。     

气候变暖对湖泊热力及溶解氧分层影响研究进展

气候变暖对湖泊物理、化学、生物和生态系统有着复杂而深刻的直接和间接影响,而具体影响随研究区域和水体表现不尽相同。气候变暖通过改变湖泊热力和溶解氧分层进而影响湖泊生物过程和生态系统结构与功能。从全球湖泊变暖趋势、长期缓慢气温上升、极端高温事件以及气候情景模拟等方面详细综述了气候变暖对湖泊热力及溶解氧分层影响的研究进展。研究表明,全球不同区域湖泊均存在不同程度的变暖趋势;长期缓慢气温上升和短期极端高温均会造成湖泊热力分层提前,分层结束推迟,分层时间延长,混合层和温跃层深度下降,以及热稳定性增加;相伴随的是溶解氧扩散深度和氧跃层深度明显下降,加剧了湖泊底部好氧和厌氧环境。除了这种直接影响外,气候变暖引起的流域降水、入湖物质的变化以及风速的变化也会对湖泊热力和溶解氧分层产生许多间接的影响,因此未来仍然需要更多的实验证据、经验和数值模型来验证和预测气候变暖对湖泊热力及溶解氧分层的影响。     

二氧化碳洗井中相关问题的探讨

二氧化碳洗井方法具有设备简单、用时少,效果好的特点,但随着钻孔深度和孔径加大,井管材料的更新换代,有时也会难以出现壮观的井喷场面,达不到理想的洗井效果,使用范围受到限制的问题。总结多年的洗井经验,依据二氧化碳洗井原理,运用洗井过程中起动压力和用气量的计算公式,进而对洗井深度和影响用气量的因素进行了分析,结果表明:1该方法比较适用于井深300m左右、孔径Φ325mm以内、泥浆相对密度小于1.1g/cm3的新打水井,对大于300m的深井,可采用分层洗井法或压风机引喷法进行洗井。2井喷形成时的二氧化碳气体用量,与瓶内气体的压力、钻杆的下入深度、环空体积、地面管路的长度与直径、钻杆内径、钻井液的密度等成正比,而与水温、气温等成反比;当井的含水层的水柱高度低于70m时,一般不易形成井喷。3二氧化碳洗井适用于井内下入钢管、铸铁管等抗压强度较高的井。对水泥管、塑料管等强度较低的井管则要视情况具体分析。     

极端气温和极端降水复合事件的气候特征

基于1961-2014年的中国台站资料,侧重探讨极端气温和极端降水复合事件的气候特征。结果表明,基于客观方法检测出四类极端复合事件：暖湿、暖干、冷湿和冷干。四类事件的频发区分别位于东北地区、华南地区、西藏及华南地区和长江以南及云贵高原一带。全国暖湿、暖干事件频数呈增加趋势,春夏季频发;冷湿事件频数在西藏东北一带呈增加趋势,而在长江流域呈减少趋势,夏秋冬季频发;冷干事件频数呈减少趋势,秋冬季频发。四类极端复合事件经验正交分解的时间序列主模态均表现为年代际信号。进一步分析四类复合事件与能源消费量的联系表明,极端湿事件与能源消费量呈正相关,而极端干事件则相反。     

气候变化对天津市不同节能水平建筑制冷采暖能耗的影响

利用天津市地面气象观测站1961—2017年逐小时观测资料,通过TRNSYS软件,对不同节能水平办公建筑供热和制冷能耗,以及居住建筑供热能耗进行动态模拟,定量评估了气候变化对天津市不同节能水平建筑能耗的影响。结果表明：在供暖期和制冷期,温度均呈现显著上升的趋势,而太阳辐射则呈现下降的趋势,受其影响,1961—2017年办公和居住建筑供热能耗呈现显著下降的趋势,制冷能耗呈现微弱的上升趋势,但气候变化对供热能耗的影响要明显强于制冷能耗;随着建筑节能水平的提升,供热和制冷能耗均有一定程度的下降,其中供热能耗的降幅尤为明显,四步节能居住建筑相比于一步到三步节能居住建筑,供热能耗分别下降了53.56%、50.13%和21.25%。对新建建筑及既有建筑的节能改造,应充分考虑不同节能水平对建筑能耗的影响,结合实际需求酌情进行升级改造。除此之外,建筑节能水平的提升,会使其供热和制冷能耗变化量随温度的上升而减小,说明其对气候变化的敏感性在逐渐减弱。因此,提高建筑节能水平,可以更好的应对气候变化,保证其在未来的使用中耗能更低。     

Acidification of Lower St. Lawrence Estuary Bottom Waters

Accumulation of metabolic CO₂ can acidify marine waters above and beyond the ongoing acidification of the ocean by anthropogenic CO₂. The impact of respiration on carbonate chemistry and pH is most acute in hypoxic and anoxic basins, where metabolic CO₂ accumulates to high concentrations. The bottom waters of the Lower St. Lawrence Estuary (LSLE), where persistently severe hypoxia has developed over the last 80 years, is one such case. We have reconstructed the evolution of pH in the bottom waters from historical and recent data, and from first principles relating the stoichiometry of CO₂ produced to oxygen consumed during microbial degradation of organic matter. Based on the value of the atmospheric partial pressure of CO₂ that best reproduces the preformed dissolved inorganic carbon concentration in the bottom waters, we estimate the average ventilation age of the bottom waters to be 16?±?3 years. The pH of the bottom waters has decreased by 0.2 to 0.3 over the last 75 years, which is four to six times greater than can be attributed to the uptake of anthropogenic CO₂. The pH decrease is accompanied by a decline in the saturation state with respect to both calcite and aragonite. As of 2007, bottom waters in the LSLE are slightly supersaturated with respect to calcite (Ω_c?≈?1.06?±?0.04) but are strongly undersaturated with respect to aragonite (Ω_a?≈?0.67?±?0.03).

     

Tele-connecting local consumption to global land use

Globalization increases the interconnectedness of people and places around the world. In a connected world, goods and services consumed in one country are often produced in other countries and exchanged via international trade. Thus, local consumption is increasingly met by global supply chains oftentimes involving large geographical distances and leading to global environmental change. In this study, we connect local consumption to global land use through tracking global commodity and value chains via international trade flows. Using a global multiregional input–output model with sectoral detail allows for the accounting of land use attributed to “unusual” sectors – from a land use perspective – including services, machinery and equipment, and construction. Our results show how developed countries consume a large amount of goods and services from both domestic and international markets, and thus impose pressure not only on their domestic land resources, but also displace land in other countries, thus displacing other uses. For example, 33% of total U.S. land use for consumption purposes is displaced from other countries. This ratio becomes much larger for the EU (more than 50%) and Japan (92%). Our analysis shows that 47% of Brazilian and 88% of Argentinean cropland is used for consumption purposes outside of their territories, mainly in EU countries and China. In addition, consumers in rich countries tend to displace land by consuming non-agricultural products, such as services, clothing and household appliances, which account for more than 50% of their total land displacement. By contrast, for developing economies, such as African countries, the share of land use for non-agricultural products is much lower, with an average of 7%. The emerging economies and population giants, China and India, are likely to further increase their appetite for land from other countries, such as Africa, Russia and Latin America, to satisfy their own land needs driven by their fast economic growth and the needs and lifestyles of their growing populations.