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新生代特提斯海峡关闭过程及其圈层耦合效应

科学通报 2024年第2期69卷 184-199页

作者：孙继敏沙金庚王世骐中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院南京地质与古生物研究所南京210008 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所北京100044

新生代是地球历史上岩石圈、水圈、大气圈、生物圈发生宏观巨变的重要地质时期,包括了冈瓦纳大陆的快速裂解、海峡的开启与闭合、海洋与大气环流的重组、温室到冰室的气候转型以及动植物的快速演替,因而是开展圈层耦合研究的关键地质时... 详细信息

新生代是地球历史上岩石圈、水圈、大气圈、生物圈发生宏观巨变的重要地质时期,包括了冈瓦纳大陆的快速裂解、海峡的开启与闭合、海洋与大气环流的重组、温室到冰室的气候转型以及动植物的快速演替,因而是开展圈层耦合研究的关键地质时期.本文以特提斯海峡为例,从地球系统科学角度,阐述特提斯海峡的闭合过程、时间及其对生物圈、海洋环流、大气圈的链式影响和反馈.核心思想如下:特提斯海峡自渐新世至中-中新世晚期(34∼12.8 Ma)历经了阶段性的演化过程,渐新世时期的特提斯海峡很好地连通了低纬度的印度洋-古地中海-大西洋;早中新世时(21∼19 Ma),伴随着非洲-阿拉伯板块与欧亚大陆的汇聚,海峡的连通能力下降了90%;中-中新世气候适宜期(17∼15 Ma)以海岸潟湖相为主、夹浅海相环境;15∼12.8 Ma期间演化为陆相环境为主、夹短暂的周期性海侵,且具有10万年的准周期;12.8 Ma之后,海峡永久关闭.特提斯海峡的闭合过程对生物圈产生了显著影响,伴随海峡的逐渐闭合,海洋无脊椎动物的腹足类、棘皮类,逐渐从特提斯海向印度洋、西太平洋迁移.对哺乳动物而言,尽管早中新世已经有零星的哺乳动物在非洲-阿拉伯与欧亚大陆之间迁徙,但真正大规模的哺乳动物双向迁徙主要发生在18∼17 Ma之后.此时,以海岸潟湖相为主的海峡已不足以构成善于利用迁徙路径的哺乳动物的地理屏障,表现为非洲的灵长类、长鼻类、蹄兔类等向欧亚大陆迁徙.而欧亚大陆的食肉类、犀类、猪类、反刍类、啮齿类等向非洲-阿拉伯迁徙.特提斯海峡的关闭对海洋环流也有重要影响,主要表现为特提斯海峡的关闭减少了来自低纬的温暖、高盐海水向大西洋及印度洋南部的注入,由此降低了低纬的热量向南半球高纬的径向输送,在一定程度上加强了东南极冰盖的扩张及南极的变冷.特提斯海的退缩以及特提斯海峡在13 Ma左右的永久关闭,也深刻影响到南亚季风环流,表现为索马里急流和南亚季风的加强.

关键词：阿拉伯与欧亚大陆汇聚特提斯海峡闭合海陆分布地球圈层相互作用环境效应

我国城市湖泊空间分布格局特征分析及影响因素探讨

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湖泊科学 2024年第2期36卷 587-601页

作者：李林森王涵刘凯宁一航陈思宋春桥河南理工大学测绘与国土信息工程学院焦作454000 中国矿业大学环境与测绘学院徐州221000 中国科学院南京地理与湖泊研究所流域地理学重点实验室南京210008 重庆师范大学地理与旅游学院重庆401331 南京信息工程大学长望学院南京210044

城市湖泊作为城市与自然之间进行水气交换的蓝色空间,具有供水、防洪、休闲、气候调节以及改善城市生态环境等诸多生态服务功能。中国地域辽阔、城市众多,不同区域的城市湖泊受自然地理环境和社会经济发展等因素的影响而具有显著的空间... 详细信息

城市湖泊作为城市与自然之间进行水气交换的蓝色空间,具有供水、防洪、休闲、气候调节以及改善城市生态环境等诸多生态服务功能。中国地域辽阔、城市众多,不同区域的城市湖泊受自然地理环境和社会经济发展等因素的影响而具有显著的空间差异特征。目前已有研究对我国省会城市和个别大型城市的湖泊空间分布及变化特征等开展研究,但全国范围内各行政等级单元内城市湖泊分布的空间格局及其影响因素仍缺乏综合分析。本研究基于中国城市湖泊数据集,从城市分布的地域单元、行政等级、城市规模3个方面对城市湖泊分布特征进行统计分析和比较,并结合自然和人类活动要素,初步探讨影响城市湖泊分布规模和丰度的主控因子。结果表明,2020年全国共有约11万个面积大于0.001 km 2城市湖泊(不包括太湖、滇池等大型湖泊),总面积约2112 km 2,约占全国城市(遥感城市不透水层区域)面积的1.1%。城市湖泊的分布具有显著的集聚和分异特征,数量超过70%的城市湖泊分布在约20%的县(区)级行政单元,约21%的县(区)级行政单元基本没有(科学参考,为城市湖泊的资源利用和生态环境保护提供地理本底信息。

关键词：城市湖泊全国尺度空间分布自然环境社会经济

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中国活火山喷发物对航空安全的影响评估

岩石学报 2024年第7期40卷 2267-2286页

作者：马琳郭正府宋文佳赵文斌天目山实验室杭州310023 北京航空航天大学北京100191 中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院生物演化与环境卓越创新中心北京100044 杭州市北京航空航天大学国际创新研究院空间环境与行星科学实验室杭州311115

火山活动对航空安全有着重要的影响。爆炸性火山喷发产生的火山灰可通过物理磨蚀和化学腐蚀的方式破坏飞机发动机的热障涂层,从而降低其服役寿命,影响飞行安全。我国分布有多座活火山,尤其是长白山、五大连池和腾冲火山区,地球物理和水... 详细信息

火山活动对航空安全有着重要的影响。爆炸性火山喷发产生的火山灰可通过物理磨蚀和化学腐蚀的方式破坏飞机发动机的热障涂层,从而降低其服役寿命,影响飞行安全。我国分布有多座活火山,尤其是长白山、五大连池和腾冲火山区,地球物理和水热活动资料都显示其具有再次喷发的潜力。随着航空运输业在我国扮演着越来越重要的角色,这些火山一旦喷发将对我国空域范围内的飞行安全产生举足轻重的影响,因此评估这些火山对航空安全可能的影响具有重要的现实意义。本文利用收集和测试的共2275组地球化学数据,借助硅酸盐熔体黏度模型计算了发动机燃烧室最低运行温度1200℃下不同火山区不同时期的火山喷发物的黏度,评估了长白山、五大连池、镜泊湖、龙岗、双辽、腾冲和环太平洋火山区不同阶段的火山活动对飞行安全可能的影响。研究结果表明微量元素Co、V、Ni和Cr的含量与体系黏度呈负相关关系,而Rb含量则与体系黏度呈正相关关系。东北地区火山区(包括长白山、五大连池、镜泊湖、龙岗和双辽)和西南地区腾冲火山区黏度分别自0.52Ma和1.05Ma开始具有明显下降的趋势,环太平洋火山区黏度在10^(0.70)~10^(5.90)Pa·s范围内周期性波动,自18Ma以来,呈现波动下降的趋势。黏度的下降意味着喷发物被发动机摄取之后更容易铺展,从而增大与热障涂层间的接触面积,加大破坏涂层的可能性,这表明位于我国密集航线上的东北地区、西南地区以及环太平洋火山区的火山活动对航空安全的威胁都呈上升趋势。本文为不同区域、不同年龄的火山喷发物对航空安全影响的评估提供了定性比较的参数,同时也为国际航空安全决策提供了来自中国火山区数据的参考。

关键词：航空安全活火山硅酸盐黏度动力熔融

可压缩Navier-Stokes方程无滑移边值问题的高正则整体弱解

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中国科学:数学 2024年第12期54卷 1979-2008页

作者：黄祥娣辛周平闫伟中国科学院数学与系统科学研究院香港中文大学数学科学研究所吉林大学数学学院

本文建立无滑移边界条件下可压缩Navier-Stokes方程的高正则弱解的整体存在性. Lions和Feireisl分别通过引入有效粘性通量和振荡缺陷测度,在无滑移边界条件下建立了允许真空初值的有限能量的整体弱解,而Hoff研究了当定义域为全空间或半... 详细信息

本文建立无滑移边界条件下可压缩Navier-Stokes方程的高正则弱解的整体存在性. Lions和Feireisl分别通过引入有效粘性通量和振荡缺陷测度,在无滑移边界条件下建立了允许真空初值的有限能量的整体弱解,而Hoff研究了当定义域为全空间或半空间且具有Navier滑移边界条件时的具有更高正则性的整体弱解理论.然而在无滑移边界条件下,具有更高正则性的整体弱解的存在性理论仍然未知.本文首次证明了当区域为二维实心圆盘,初始密度允许真空且初始能量足够小时,带有无滑移边界条件的可压缩等熵Navier-Stokes方程至少存在一个高正则性的整体弱解.该弱解的正则性介于由Lions和Feireisl引入的有限能量的弱解和Hoff的密度有界的弱解之间.本文的主要想法是利用圆盘的精确Green函数结构,将有效粘性通量分解为压力项、边界项和冗余项.为了控制边界项,我们一个关键的观察是利用圆盘的几何结构来精确控制有效粘性通量在边界的积分.

关键词：可压缩Navier-Stokes方程无滑移边界弱解

5月南极涛动对青藏高原西部夏季气温影响的诊断分析

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气象 2024年第3期50卷 344-356页

作者：张宇李清泉余锦华沈新勇毕淼吴清源南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 中国气象局气候预测研究重点开放实验室国家气候中心北京100081 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519082 中国气象局气候资源经济转化重点开放实验室重庆市气象科学研究所重庆401147

青藏高原是全球气候变暖最敏感的地区之一,是北半球夏季最大的热源,其气候响应受到广泛关注。然而,有关南极涛动与青藏高原夏季气温的关系和机理知之甚少。为了研究南极涛动与青藏高原夏季气温的关系,基于1979—2020年英国东安哥拉大学... 详细信息

青藏高原是全球气候变暖最敏感的地区之一,是北半球夏季最大的热源,其气候响应受到广泛关注。然而,有关南极涛动与青藏高原夏季气温的关系和机理知之甚少。为了研究南极涛动与青藏高原夏季气温的关系,基于1979—2020年英国东安哥拉大学气候研究中心(CRU)的逐月气温、美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的逐月海表面温度和大气环流再分析数据以及南极涛动指数等数据,采用相关、回归、合成分析等方法进行研究。结果表明,北半球夏季青藏高原西部气温与5月南极涛动存在显著负相关,即当5月南极涛动异常偏弱时,夏季青藏高原西部气温异常偏高。其影响过程为,南极涛动为正位相时,在南印度洋中高纬地区出现“负-正-负”的经向“三极子”海温模态,该模态可持续到夏季,在印度洋形成异常的纬向-垂直环流,相应在热带西印度洋和东印度洋-海洋性大陆之间的降水异常导致热带正“偶极子”降水模态,通过该降水模态在青藏高原西部引起异常反气旋环流和下沉运动,有利于高原西部气温偏高。研究结果显示,海洋的热惯性在“延长”南极涛动影响过程中起着重要的桥梁作用,可为青藏高原夏季气温预测提供科学依据。

关键词：南极涛动青藏高原印度洋气温

Er对AlSi10Mg合金组织及性能的影响

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特种铸造及有色合金 2024年第9期44卷 1170-1175页

作者：单世杰赵浩宇王博孙影江鸿翔何杰张丽丽赵九洲陈慧琴太原科技大学材料科学与工程学院太原030024 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心沈阳110016 沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110027

利用金相显微镜、扫描电镜、电子探针以及硬度测试和电导率测试等手段,研究了Er对AlSi10Mg合金组织及性能的影响,分析了Er的影响规律及其作用机理。结果表明,Er的添加促使合金中α-Al晶粒的细化和共晶Si的变质。随着Er含量增加,合金显... 详细信息

利用金相显微镜、扫描电镜、电子探针以及硬度测试和电导率测试等手段,研究了Er对AlSi10Mg合金组织及性能的影响,分析了Er的影响规律及其作用机理。结果表明,Er的添加促使合金中α-Al晶粒的细化和共晶Si的变质。随着Er含量增加,合金显微硬度略微提升。当Er添加量小于0.6%(质量分数,下同)时,合金的热导率随Er添加量的增加而提高;当添加0.6%的Er时,合金的热导率达到峰值,为151.89 W/(m·K);进一步增加Er的含量,合金的热导率略微降低。分析认为,添加Er主要通过降低溶质元素在基体中的固溶度以及变质共晶Si来提高合金的热导率。

关键词： AlSi10Mg合金 Er 热导率

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被动源海底地震仪数据规范化研究

科学通报 2024年

作者：杨庭威南方舟牛雄伟徐涛王元金震许卫卫董淼刘晨光郝天珧夏少红中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院大学自然资源部第二海洋研究所中国地震局厦门海洋地震研究所福建省地震局中国地震局地球物理研究所自然资源部第一海洋研究所中国科学院南海海洋研究所

被动源海底地震仪是一种专门部署在海底用于记录地震信号的设备,填补了海洋区域地震监测的空白,为研究海底地震、地球内部结构和海洋环境变化提供了宝贵的数据支持[1,2].地球表面有71%的面积被海洋覆盖,传统的陆地地震监测网络难以全面...

被动源海底地震仪是一种专门部署在海底用于记录地震信号的设备,填补了海洋区域地震监测的空白,为研究海底地震、地球内部结构和海洋环境变化提供了宝贵的数据支持[1,2].地球表面有71%的面积被海洋覆盖,传统的陆地地震监测网络难以全面探测全球的地震活动.海底地震仪通过近距离获取海底地震数据,能够补充陆地地震台网的不足,使我们对全球地震活动有更全面的了解[3].

关键词：

基于谐振腔的超级陶粲装置注入器束团长度与电荷量监测器设计

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核技术 2024年第10期47卷 49-58页

作者：吕涛王岍罗箐中国科学技术大学国家同步辐射实验室中国科学院大连化学物理研究所中国科学技术大学核科学技术学院

超级陶粲装置（Super Tau Charm Facility,STCF）是前沿的新一代正负电子对撞机，其对高精度、高亮度的要求对加速器技术提出了重大挑战。由于该装置储存环束流寿命极短且动力学孔径较小，为了保证注入效率，需要精确测量注入束团长度... 详细信息

超级陶粲装置（Super Tau Charm Facility,STCF）是前沿的新一代正负电子对撞机，其对高精度、高亮度的要求对加速器技术提出了重大挑战。由于该装置储存环束流寿命极短且动力学孔径较小，为了保证注入效率，需要精确测量注入束团长度及电荷量等参数，从而监测注入过程，这对束流诊断方法及设备提出了更高的要求。基于谐振腔特征模式信号提取直线加速器束流信息的监测技术具备较高的信噪比，且属于非拦截测量，有潜力满足高品质直线加速器的在线高分辨测量需求。本文针对STCF注入器束流参数及测量需求，进行了谐振腔束团长度和电荷量监测器的物理设计与仿真。利用电磁仿真软件CST(Computer Simulation Technology)建模设计了两个Pill-Box型谐振腔，并对其结构进行优化。仿真结果表明，对于束团长度与电荷量的仿真测量误差分别达到3.3%和0.02%，依据同类型谐振腔式探头的在线测试结果，推算该监测器束团长度测量分辨率有望达到100 fs@1.5 nC，电荷量测量相对分辨率好于0.07%，能够满足STCF的束团长度及电荷量的诊断需求，后续将制作实物以进行在线测试

关键词：束团长度束团电荷量谐振腔束团监测器超级陶粲装置

基于半球形瞬时撞击坑的近地天体撞击诱发海啸的深水波模型

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天文学报 2024年第5期65卷 110-120页

作者：李妙蕾史建春马月华张瑞利赵海斌唐梦辉杨大陶中国科学院紫金山天文台行星科学重点实验室南京210023 中国科学技术大学天文与空间科学学院合肥230026 中国科学院上海天文台上海200030 南京大学物理学院南京210093 中国科学院比较行星学卓越创新中心合肥230026 国防科工局重大专项工程中心北京100101

采用初始扰动为半球形瞬时撞击坑作为初始条件,建立了近地天体撞击诱发海啸的深水波模型,应用到特定情形下(小行星直径为140 m、撞击速度与密度采用车里雅宾斯克陨击参数、撞击区域平均海洋深度采用太平洋平均水深4 km)研究了近地天体... 详细信息

采用初始扰动为半球形瞬时撞击坑作为初始条件,建立了近地天体撞击诱发海啸的深水波模型,应用到特定情形下(小行星直径为140 m、撞击速度与密度采用车里雅宾斯克陨击参数、撞击区域平均海洋深度采用太平洋平均水深4 km)研究了近地天体撞击海洋诱发海啸的波高最大值随距离和时间的演化情况.对比不同的瞬时撞击坑模型和传播模型对海啸波高的影响发现:半球形瞬时撞击坑诱发的海啸危害比抛物形瞬时撞击坑更大;相对于深水波模型,浅水波模型给出撞击诱发海啸的规模较大;对于中等尺寸(直径在几百米范围内)的小行星,研究其撞击海洋诱发海啸,更适合采用瞬时撞击坑形状为半球形的深水波模型.

关键词：小行星:普通地球流体力学方法:解析