责任主编致读者:新构造与环境

“新构造”是1948年由前苏联地质学家奥布鲁契夫(B.A.Обручев)首次引入到地质学与地貌学中,本意指“新近纪以来各类地壳运动所形成的构造及其在现今地表的各种表现”。在1984年由英国地质学家汉考克(P.L.Hancock)和威廉姆斯(G.D.Williams)共同召集的“新构造国际会议”上,进一步将其明确为“现今构造应力场及构造地貌格局形成以来所发生的构造运动”。由于新构造运动和现今正在进行的板块运动、断裂活动、褶皱变形、地块升降及拱曲掀斜、地震与火山等地质过程,以及伴生的地面沉降、崩塌滑坡灾害、海平面变化、河口变迁、地热与温泉、地下水活动、热液成矿、油气运移与赋存等资源环境效应密切相关,它不仅是研究大陆动力学理论研究的重要内容,更是关系到国民经济社会发展中的国土空间规划、环境保护、能源资源开发利用、重大基础设施规划建设、灾害防御和地震预测等众多领域。     

Reaction between basaltic melt and orthopyroxene at 3.0–4.5 GPa:Implications for the evolution of ocean island basalts in the mantle

Interactions between basaltic melt and orthopyroxenite(Opx)were investigated to gain a better understanding of the consequences of the residence and transport of ocean island basalts(OIBs)within the mantle.The experiments were conducted using a DS-3600 six-anvil apparatus at 3.0–4.5 GPa and 1300–1450℃.The basaltic melt and Opx coexisted at local equilibrium at these pressures and temperatures;the initial melts dissolved Opx,which modified their chemical composition,and clinopyroxene(Cpx)precipitated with or without garnet(Grt).The trace-element contents of Grt,Cpx,and melt were measured and the mineral–melt distribution coefficients(D)of Cpx–melt and Grt–melt were calculated,which can be used to assess the distribution of trace elements between basalt and minerals in the mantle.Two types of reaction rim were found in the experimental products,Cpx,and Cpx+Grt;this result indicates that residual rocks within the mantle should be pyroxenite or garnet pyroxenite.Both rock types are found in mantle xenoliths from Hawaii,and the rare-earth-element(REE)pattern of Cpx in these mantle pyroxenites matches those of Cpx in the experimental reaction rims.Furthermore,residual melts in the experimental products plot in similar positions to Hawaiian high-SiO₂OIBs on major-element Harker diagrams,and their trace-element patterns show the signature of residual Grt,particularly in runs at1350℃ and 4.0–4.5 GPa.Trace-element concentrations of the experimental residual melts plot in similar positions to the Hawaiian OIBs on commonly used discrimination diagrams(Ti vs.Zr,Cr vs.Y,Cr vs.V,Zr/Y vs.Zr,and Ti/Y vs.Nb/Y).These results indicate that reaction between basaltic melt and pyroxenite might contribute to the generation of Hawaiian high-SiO2 OIBs and account for their chemical variability.     

Dispersion performance of nanoparticles in water

Engineering Nanoparticles(ENPs)’superior characteristics of adsorption depends on their dispersion in the medium.In this study,multi-walled carbon nanotubes(nonmetal),iron nanoparticles and silver nanoparticles(metallic simple substance),and Nano-TiO2,Nano-Fe2O3 and Nano-ZnO(metal oxide)were selected and respectively added into pure water and aqueous solution with 1%Sodium dodecyl benzene sulfonate(SDBS)surfactant.The dispersion effects were compared by leaving the solutions standing at room temperature under ultrasound.The results show that the dispersion of iron nanoparticles is the lowestamong the six ENPs,and that of multi-walled carbon nanotubes(MWCTS)is the highest.Adding anionic surfactants(SDBS)can obviously improve the dispersion performance of ENPs.The concentration of solution decreases by only 5%in 10 daysafter adding 1%SDBS for ultrasonic dispersion.     

1990—2018年长沙市土地利用变化对生态系统服务价值的影响

评估生态系统服务价值(Ecosystem Service Values,ESV)有利于衡量生态系统服务供给潜力和生态效益的大小,对城市生态规划与土地利用管控起到重要的支撑作用。选择长沙市为研究区域,基于1990、2000、2010和2018年4期土地利用现状遥感监测数据集,利用ArcGIS软件和经本地化校正的当量因子法,分析1990—2018年间的土地利用变化特征,并探讨土地利用变化对ESV的影响。结果表明: ①1990—2018年长沙市土地利用变化轨迹以耕地→林地互相转化以及建设用地对耕地、林地的侵占为主; ②1990—2018年长沙市的ESV共减少53.17×10⁸ 元,降幅3.59%,除水域外各类ESV均呈下降趋势,林地和耕地服务价值减少最明显; ③在各单项服务功能中,水文调节的价值最大,其次是气候调节,两者之和占总价值的54%; ④“退耕还林”“退田还湖”“兴工强市”等政策引起的土地利用变化势必对ESV造成影响,城市快速扩张、土地开发会导致ESV不断下降。综合分析认为,在调整研究区土地利用结构、优化土地配置时应充分重视水域、林地等生态系统服务价值较高的土地利用类型,减缓ESV的下降趋势。     

1994—2017年杭州能见度特征及其与PM_(2.5)关系

根据杭州1994—2017年24时次观测的大气能见度及同期地面气象要素(风速、气温、降水量和相对湿度等)、2013—2017年PM_(2.5)监测数据,探讨杭州市大气能见度的特征以及相对湿度、PM_(2.5)对能见度的影响。统计分析表明,杭州大气能见度的年、季、日变化特征明显,在经历2003—2014年低能见度天气多发后,2016—2017年能见度明显转好,特别是2017年均能见度达到11.6 km,为1994年以来最高值;一年之中,冬季能见度较低,夏季能见度较高;一日之中,早晨07:00能见度最差,午后15:00最好。能见度的转好与PM_(2.5)关系密切,当PM_(2.5)质量浓度在50μg·m^(-3)以下,每降低5μg·m^(-3)可以使能见度显著增加。     

两次强降水过程雨滴谱特征及差异

利用寿县观测站内的Parsivel激光雨滴谱仪结合观测站雨量数据及雷达基数据,分析了发生在2015年6月26—30日梅雨期间和2015年8月7—10日超强台风"苏迪罗"影响期间2次强降水过程的雨滴谱结构特征及其差异,拟合了雨强与雷达反射率因子之间的关系。结果表明:雨强的大小直接影响雨滴谱的特征参量,且随着雨强增大而增大;梅雨锋暴雨中1.0mm直径≤1.5mm的粒子所占比例最多,雨强贡献率最大;台风雨中0.75mm直径≤1.0mm的粒子所占比例最多,但1.0mm直径≤1.25mm的粒子对雨强的贡献最大,说明较大粒子对强降水的贡献较大。     

一次暴雨过程受不同系统影响的动力热力场结构特征

本文使用常规观测资料、卫星云图、自动气象站降水量以及0.25°×0.25°的NCEP/NCAR再分析资料,对出现在东北地区北部受不同系统影响的连续2d暴雨过程的热力和动力场结构特征展开研究。结果表明:24日为暖锋锋生暴雨,暴雨范围大;25日为台风暴雨,暴雨出现在台风移动路径上,为狭长带状。暴雨是由MCS活动造成的,每次短时强降水均与TBB低值中心相对应,台风倒槽内的MCS强度比暖锋云系内的MCS弱,但是降水强度却更大。台风安比携带大量暖湿空气,其东侧的低空急流向北输送热量和水汽,水汽辐合集中在边界层内,台风暴雨的水汽辐合强度比暖锋暴雨更强烈,所造成的雨强更大。暖锋暴雨期间,小兴安岭迎风坡地形的辐合抬升作用明显;高层强辐散及地形辐合抬升作用对暴雨有较大贡献。台风暴雨期间,低空辐合,特别是水汽辐合作用对暴雨有较大贡献;辐合区位于台风倒槽附近,倒槽表现为冷锋性质。     

温室气体排放的环境库兹涅茨曲线检验与减排路径的冲击动态——基于黑龙江省统计核算数据

基于2001-2015年黑龙江省温室气体排放统计核算数据,对地区GDP与温室气体排放的环境库兹涅茨曲线关系检验呈现倒U型,预期2019年达到理论拐点;通过偏最小二乘回归模型得到4个减排路径的年平均减排效果顺序依次为单位GDP化石能源消费量减少、经济结构调整、人均GDP增长、贸易结构变化;减排路径对应脉冲响应函数的动态冲击效果分别为波动性增排、收敛性减排、发散性减排、转变的排放作用;推动黑龙江省温室气体减排的路径顺序为控制化石能源消费量、优化经济结构、发展低碳经济、调整贸易结构。     

三江源区大气可降水量时空特征及其与降水关系

利用1979—2016年欧洲中期天气预报中心(ECMWF) ERA-Interim (1°×1°)再分析资料中的经、纬向水汽通量和大气可降水量(precipitation water vapor,PWV)数据,采用相关性分析、趋势分析法、累积距平、IDW等方法,分析三江源地区PWV与水汽通量的时空分布特征、降水转化率(precipitati-on conversion efficiency,PCE)变化规律。结果表明:过去的38 a,经、纬向多年平均水汽通量分别为50. 2、196. 7 kg·m-1·s^(-1),纬向水汽通量气候倾向率比经向大。南边界为纬向主要水汽输入边界,东边界为经向主要水汽输出边界,纬向水汽输送大于经向输送。多年平均PWV为1998. 3 mm,近38 aPWV呈现微弱增加趋势,1979—1997年,PWV呈下降趋势,1998年后PWV呈增加趋势,同期降水也在增加,说明该时段三江源地区气候转湿。PWV与水汽通量的年际变化趋势和转折年相一致。三江源区多年平均PCE为24. 57%,1989年PCE最高,达32. 76%,各季节平均PCE空间分布与年平均PCE分布一致,均表现出南部、东南部高,西部、东北部低的变化特征,各季节PCE大小差异明显,春季多年平均PCE为15. 92%,夏季25. 67%,秋季21. 01%,冬季仅7. 03%。