青藏高原和亚洲夏季风动力学研究的新进展

亚洲夏季风环流受海陆和伊朗高原—青藏高原大地形的热力作用调控.亚洲季风所释放的巨大潜热又对大气环流形成反馈.这种相互反馈过程十分复杂,揭示其物理过程对理解气候变化格局的形成和变化以及提高天气预报及气候预测的准确率十分重要.夏季北半球副热带对流层上层环流的主要特征是存在庞大的南亚高压(SAH)以及强大的对流层上层温度暖中心(UTTM).本文介绍了温度—加热垂直梯度(T-Q_Z)理论的发展,并用以揭示SAH和UTTM的形成机制.指出沿副热带欧亚大陆东部的季风对流潜热加热及其中西部的表面感热加热和高层长波辐射冷却是导致SAH和UTTM在南亚上空发展的原因.文中还介绍了Gill模型用于上部对流层研究的局限性及解决的办法.     

2012/2013年冬季中国气温异常成因分析

2012/2013年冬季,我国平均气温为-3.8℃,较常年同期(-3.4℃)偏低0.4℃,就空间分布来看,我国东北、华北、黄淮、江淮和新疆北部气温较常年同期偏低。利用1951-2013年国家气候中心整理的全国160站月平均气温资料、英国Hadley中心全球海温资料、NCEP/NCAR再分析大气环流资料、德国不莱梅大学提供的海冰卫星遥感资料,通过EOF分析、回归分析、合成分析、相关分析方法研究了引起2012/2013年冬季我国气温异常的东亚中高纬大气环流异常,并从海洋环境要素异常的角度分析造成这种环流异常的原因。分析结果表明:2012/2013年冬季我国气温异常分布主要是由于北极涛动(AO,Arctic Oscillation)呈负位相,西伯利亚地区高度场异常偏高,东亚大槽明显偏深的环流形式引起的。而太平洋年代际振荡(PDO,Pacific Decadal Oscillation)负位相是引起西伯利亚高压强度偏强和东亚冬季风强度偏强的年代际海洋背景,前期9月海冰范围异常偏小是导致2012/2013年冬季AO呈现负位相及我国东北和新疆北部呈现异常低温的主要原因。     

气候变化情景下黄淮海区域热量资源及夏玉米温度适宜度

利用黄淮海区域90个站点1971—2000年逐日气象资料以及国家气候中心发布的未来气候变化情景(A1B)下区域气候模式(Reg CM3)模拟的黄淮海区域1951—2070年0.25°×0.25°格点气象资料,结合夏玉米主要生育期对温度的需求,构建了黄淮海区域的温度适宜度和变异系数模型,并对1951—2070年黄淮海区域热量资源、夏玉米主要生育期的温度适宜度及其变异系数的时空变化特征进行分析。结果表明:1)黄淮海区域≥10℃积温和80%保证率下日平均温度≥10℃的初日均呈现由北向南依次增加的趋势,且随时间推移,分别呈增加和提前趋势。2)黄淮海区域夏玉米播种—出苗期的温度适宜度随时间整体呈逐渐上升的变化趋势、其变异系数随时间呈降—升—降的变化趋势;出苗—抽雄期的温度适宜度随时间呈先降后升的变化趋势、其变异系数呈降—升—降—升的变化趋势;抽雄—成熟期的温度适宜度空间上呈现2010年前北低南高、未来情景下中部低四周高的分布趋势,时间上呈2010年前稳定、未来情景下先降后升的变化趋势,其变异系数呈相反变化趋势;3)黄淮海区域夏玉米温度适宜度及其变异系数从播种—出苗期—出苗—抽雄期—抽雄—成熟期均呈反相位的变化关系。     

海晏县冬季适宜日放牧温度指标研究

在参考相关文献的基础上,将11—3月划定为海晏县的冬季,并按畜牧业生产实际和寒冷程度变化,以月份为单位依次划分为初冬、前冬、隆冬、后冬和晚冬5个阶段。海晏县冬季各月平均气温均在0℃以下,12月和1月-10℃,1月最低;月平均最高、最低气温的变化趋势与月平均气温具有同步性。另通过资料分析建立了冬季白天平均气温与日最高气温相关模式,并根据可操作性原则,将放牧温度的适宜性划分为适宜、较适宜、不适宜三个等级,分析得出各阶段适宜放牧天数在50%左右,较适宜放牧天数约占30%,不适宜放牧天数约20%。     

全球冥古宙的研究进展和存在问题

冥古宙是地球上最老的一个地质历史时期,由于缺少可靠的岩石记录一直没有得到国际地学界的重视和承认,到2004年才在建议的国际地层表中使用了冥古宙这一术语,定义从地球形成到出现地球最老岩石这段地球历史。但冥古宙与太古宙没有明确的地质界线,一些研究者提出了不同的年代界线(3.85Ga,4.0Ga,4.03Ga),目前还存在较大分歧。目前已知残存的冥古宙岩石只有两处,一处是加拿大的阿卡斯塔片麻岩(Acasta gneiss)中两个英云闪长岩和一个变质花岗闪长岩。前者锆石U-Pb年龄为4002±4Ma和4012±6Ma,后者为4031±1Ma。另一处是东南极索尼山(Mount Sones)的麻粒岩相英云闪长质片麻岩,已获得U-Pb年龄为3927±10Ma。世界上最老的表壳岩(≥3870Ma)出露在格陵兰。冥古宙年代久远,地球形成最初的600~700Ma的初始岩石经历了陨石撞击、地壳再循环、重熔等改造,甚至再循环到地幔,几乎已经消失殆尽。目前主要以年轻岩石中的碎屑锆石或继承锆石作为桥梁,来追索这些古老锆石原来母岩的类型、特征及成因。3800Ma的碎屑锆石已在全球十多个地区发现,而以西澳伊尔岗克拉通的杰克山最多最全,从3800Ma到4404Ma都有,在3840Ma,3900~3920Ma,4000~4200Ma,4260~4300Ma和4404Ma显示峰值,其中以3900~4200Ma最为发育,4404Ma是目前世界公认的最老碎屑锆石。此外在北美克拉通、南非克拉通、华北克拉通等古老克拉通以及一些年轻造山带中都发现有冥古宙的碎屑锆石,这些锆石是追索冥古宙地质事件的重要桥梁。通过对冥古宙碎屑锆石的研究提出了很多值得重视和进一步研究的课题和内容。包括早期地壳的性质,一些锆石具有与太古宙之后岩浆锆石特征相似的环带结构,因此这些碎屑锆石的母岩大部分被认为相当花岗质,来自老地壳的重熔。冥古宙碎屑锆石的Hf同位素等综合分析表明这些碎屑锆石来源于中性熔岩的结晶,或许表明早期地壳具有中性成分特征。冥古宙锆石的成因也是一个重要的课题,根据锆石中钛的含量、锆石Ti饱和温度计计算的温度以及锆石的一些结构特征,有的研究者提出冥古宙相当一部分碎屑锆石是陨石撞击导致的岩石熔融结晶产生的,是追溯地球早期撞击事件的重要手段。在4300Ma的碎屑锆石中包裹有金刚石和石墨晶体,前者表明锆石的母岩曾处于高压条件,而后者石墨的碳同位素接近有机碳,有人认为可能为生命起源的迹象。多个地区的碎屑锆石的边部Th/U比值低,U-Pb年龄为4000Ma左右,属于变质作用的产物,表明当时地壳已具有一定厚度。冥古宙碎屑锆石的研究提出了很多重要的问题,但是由于资料有限,有些认识还存在矛盾,还需要获得更多实际资料,才能对冥古宙的地质事件过程取得更可靠的科学认识。因此今后应加强可能赋存古老碎屑锆石地区的寻找,并发现更多古老碎屑锆石。对现有的古老碎屑锆石加强综合研究以及各地区的对比研究。     

长江中下游庐枞火山岩盆地南侧钾质侵入岩带的成因

庐枞火山岩盆地南侧的钾质侵入岩带由正长岩-石英正长岩-正长花岗岩组成,以石英正长岩为主。它们的形成时间介于123"130 Ma之间,峰值约为126 Ma,其中正长岩和石英正长岩的形成时间稍早,而正长花岗岩的形成时间略晚。整个钾质侵入岩带的侵位时间晚于庐枞盆地内的橄榄玄粗质火山作用约4"7 Ma,也是长江中下游地区除最东段的宁镇地区外中生代最晚的岩浆活动产物之一。地球化学上,该钾质侵入岩带以高钾、富碱、富集Rb、Th、U、K等强不相容元素和轻稀土元素、亏损高场强元素Nb、Ta和Ti为特征。它们的母岩浆主要是由富集型上地幔部分熔融形成的,从正长岩经石英正长岩到正长花岗岩的演化主要受矿物的分离结晶作用控制,地壳物质同化所起的影响不大。但与同样来自富集型上地幔部分熔融的庐枞盆地内火山杂岩的母岩浆相比,前者的母岩浆来源深度可能更大些或其中包含了更多来自软流圈地幔的组分。两者的演化路径也完全不同,钾质侵入岩带的母岩浆除经历过高压下的分离结晶作用外,晚期在低压下还经历过长石为主,可能还有黑云母的分离结晶,甚至上地壳物质一定程度的混染作用;而盆地内火山杂岩的母岩浆低压下矿物的分离结晶作用及上地壳物质的混染都不明显。庐枞盆地南缘的富钾侵入岩与盆地内的火山杂岩一样,地球化学上都具有明显的大陆弧的特征,暗示它们的岩浆源区可能形成于俯冲带环境,意味着扬子地块北缘先前(推测为古元古代晚期)曾发生过俯冲作用,上地幔的交代富集可能就与这次的俯冲作用有关。     

太原市地表热环境时空格局分析

针对鲜有资源型城市的地表热环境研究这一情况,该文基于Landsat8遥感数据,反演了太原市在2013—2015年间共3期的地表温度。提出一个考虑空间格局结构的城市热岛效应指数,在3期数据中,太原市区整体热岛效应指数分别为9.1%、9.8%和8.9%;同时,根据城市功能和路网结构将太原市区划分为6个分区,从分区级层面量化分析了地表热环境的时空分异特征规律,结果表明,太原市区地表温度整体呈现空间分散化特征,不同分区也呈现出不同的时空格局演变过程;最后,选取40个地表温度实测样本点验证反演精度,最大误差绝对值为1.1℃,最小误差绝对值为0.2℃,均方根误差为0.7℃。     

Landsat 8热红外数据定标参数的变化及其对地表温度反演的影响

Landsat系列卫星上的TIRS热红外传感器数据已被大量应用,针对TIRS数据的地表温度反演也相继开发出一些算法,并有一些研究对TIRS数据的定标及其地表温度反演算法的精度进行了对比。本文主要就TIRS热红外传感器定标参数的变化,结合这些定标参数变化的时间点对有关地表温度反演算法的适用性和有效性进行分析,特别是对劈窗算法是否适合当前的TIRS数据进行了讨论,以使用户能够对Landsat 8 TIRS热红外数据的正确使用有进一步的认识。总的看来,由于视域外杂散光的影响,TIRS数据的定标精度仍达不到设计目标,TIRS第11波段的不确定性仍成倍大于TIRS 10波段。因此,在Landsat团队未彻底解决这一问题之前,同时用TIRS第10、第11这两个差距较大的波段构成的劈窗算法来反演地表温度,其精度存在较大的不确定性,US6-S团队仍在致力于改进第11波段的精度,改进后的波段可以用劈窗策法。目前应以TIRS第10单波段的方式来反演地表温度为宜。     

鄂尔多斯盆地晚三叠世延长期古湖盆生物相带划分及地质意义

鄂尔多斯盆地晚三叠世发育大型坳陷型湖盆。湖水的升降影响着湖盆水体面积的大小、深浅以及沉积体系发育分布,进而影响全盆地晚三叠延长统地层生储盖组合的发育特征。通过野外剖面、钻井岩芯中古生物化石的鉴定,结合古生物组合特征对鄂尔多斯盆地晚三叠世湖盆的古生物生态环境进行了恢复。确定鄂尔多斯晚三叠世湖盆是一个最大水深不超过60 m的浅水湖盆,属于温暖潮湿的淡水-半咸水环境。从湖岸到湖心,可以划分为预测古水深1～2 m的河流-沼泽生物相带;预测古水深3～15 m的滨岸-河口三角洲生物相带;预测古水深15～35 m的浅湖生物相带;预测古水深在35～60 m范围的半-深湖生物相带。这些生物相带的划分,为恢复鄂尔多斯盆地晚三叠世时期的岩相古地理奠定了基础,为盆地延长组沉积边界、盆地内沉积体系发育展布以及沉积相带的划分提供了坚实的地质依据,具有理论与实际意义。