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平流层NAM事件中阻塞高压发生及其调制地面温度异常型的统计特征

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大气科学 2024年第3期48卷 875-892页

作者：李亚飞任荣彩虞越越 CAI Ming 天津市气象灾害防御技术中心天津300074 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 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/大气科学学院南京210044 美国佛罗里达州立大学地球、海洋和大气科学学院美国塔拉哈西32304

本文利用1979~2020年ERA5逐日再分析数据,分析了在平流层北半球环状模(NAM)正负事件中,阻塞高压(简称阻高)发生及其调制地面温度异常型的统计特征。结果表明,北半球的四个阻高系统分别趋于在NAM事件的不同阶段发生,其中格陵兰阻高(GB)... 详细信息

本文利用1979~2020年ERA5逐日再分析数据,分析了在平流层北半球环状模(NAM)正负事件中,阻塞高压(简称阻高)发生及其调制地面温度异常型的统计特征。结果表明,北半球的四个阻高系统分别趋于在NAM事件的不同阶段发生,其中格陵兰阻高(GB)和北太平洋阻高(NPB)更趋于出现在正NAM事件的发展阶段和负NAM事件的衰减阶段,乌拉尔山阻高(UB)多出现在正NAM事件的衰减阶段和负NAM事件的发展阶段,而大西洋–欧洲阻高(AEB)则多发生在正、负NAM事件的衰减阶段。尽管NAM事件过程中有阻高发生的天数远少于无阻高发生的天数,但阻高的存在对平流层NAM影响下的地面温度异常空间型有显著的调制作用,特别是在正NAM事件中,GB的出现可导致欧亚大陆从整体偏暖或北暖—南冷型变为北冷—南暖型,同时导致北美大陆从整体偏冷或北冷—南暖型变为北暖—南冷型;此外在负NAM事件衰减阶段出现的UB,不仅可导致欧亚大陆的北冷—南暖型反转为北暖—南冷型,亦可使北美大陆由北暖—南冷型转为南暖—北冷型。相比之下,AEB和NPB两阻高发生时地面温度异常型多由平流层NAM的影响所主导,即阻高的调制作用并不显著。在NAM影响以及各阻高的协同作用下,从正NAM事件峰值至负NAM事件发展阶段,整个中纬度地区欧亚大陆偏冷、北美偏暖;从负NAM事件衰减阶段至正NAM事件的初始阶段则相反;两大陆地区的温度异常多呈中—高纬南北反位相变化特征。本文进一步通过蒙特卡洛随机取样检验,证实了上述关于阻高调制地面温度异常型的结论。

关键词：平流层北半球环状模阻塞高压地面温度异常调制

2008年M_(W)7.9汶川地震早期余震频度衰减速率空间分布特征分析

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地球物理学报 2024年第8期67卷 3017-3031页

作者：侯金欣王宝善彭志刚袁松湧石家庄铁道大学安全工程与应急管理学院石家庄050043 中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 美国佐治亚理工学院地球与大气科学学院佐治亚州亚特兰大30332-0340 中国地震局地球物理研究所地球物理先导技术研究室北京100081

深入认识余震频度衰减及其影响因素对理解余震触发机理和震后应急救援具有重要意义.然而,由于强震后余震数量庞大,波形相互叠加导致了目录中余震缺失,进而影响了余震频度衰减速率的估计.本研究采用模板匹配技术对2008年M_(W)7.9汶川地... 详细信息

深入认识余震频度衰减及其影响因素对理解余震触发机理和震后应急救援具有重要意义.然而,由于强震后余震数量庞大,波形相互叠加导致了目录中余震缺失,进而影响了余震频度衰减速率的估计.本研究采用模板匹配技术对2008年M_(W)7.9汶川地震后约50天内连续数据进行扫描,检测余震数量约为模板地震数量的5倍,完备震级由M3.0降低到M2.3.根据余震沿映秀—北川断裂走向优势深度分布的变化,以映秀、汶川、茂县、北川、南坝为界,余震活动大致可分为6个区域.本研究利用最大似然法分别计算了各个区域的余震频度衰减速率,结果显示:以茂县、青川为界,余震频度衰减速率表现出映秀—北川断裂西南段较快、中间段居中、东北段较慢的特征.将余震频度衰减速率和余震空间分布、断裂类型、震后形变、同震形变等进行对比分析,本研究得到以下结论:1、余震频度衰减速率分区与断裂类型分区吻合.其中,映秀—北川断裂西南段余震频度较快衰减速率区域断裂以逆冲为主,中间段为经过各种震源机制类型交替出现的过渡带,映秀—北川断裂东北段余震频度较慢衰减速率区域断裂以右旋走滑为主;2、余震频度衰减速率西南段较快、东北段较慢的空间分布特征与震后形变特征相一致;3、余震频度衰减速率与同震形变相关性不强.结合本研究观测到的同震滑移量较大区域余震分布较少、部分区域余震数目和震后形变空间分布一致性等特征,我们推测汶川地震早期余震可能主要与震后余滑相关,余震频度衰减速率的空间分布差异主要与不同类型断裂震间滑移速率不同相关,震间滑移速率较快的区域余震频度衰减速率较快及震后形变较大.

关键词：汶川地震模板匹配早期余震频度衰减断裂类型震后形变

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中新世中低纬度海道变化对大西洋经圈翻转流和气候变化影响的模拟研究

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海洋地质与第四纪地质 2024年第4期44卷 32-40页

作者：魏吉林刘海龙郑伟鹏林鹏飞赵彦中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 崂山实验室青岛266237 中国科学院大气物理研究所地球系统数值模拟科学中心北京100029 中国科学院青藏高原研究所大陆碰撞和高原隆升重点实验室北京100101

自中中新世以来,特提斯海道和巴拿马海道的开合状态可能直接影响了大西洋经圈翻转流(AMOC)的强度和空间形态演变。但是,当前对这两处关键的中低纬度海道与AMOC之间联系的系统性研究较少。本研究基于中中新世时期的边界条件,利用耦合气... 详细信息

自中中新世以来,特提斯海道和巴拿马海道的开合状态可能直接影响了大西洋经圈翻转流(AMOC)的强度和空间形态演变。但是,当前对这两处关键的中低纬度海道与AMOC之间联系的系统性研究较少。本研究基于中中新世时期的边界条件,利用耦合气候模式开展了中中新世气候模拟试验,以及特提斯海道和巴拿马海道先后关闭的敏感性试验。模拟结果显示,开放的特提斯海道和巴拿马海道分别为热带印度洋和太平洋海水进入北大西洋提供了“捷径”,同时分别向北大西洋输运高盐度海水和低盐度海水,对AMOC强度的变化起着相反的作用。特提斯海道开放增强了AMOC,这抵消了巴拿马海道开放导致的对AMOC的减弱。这两处中低纬度海道的关闭均能引起全球海表温度的南北不对称响应,分界线大致位于巴拿马海道所在纬度。本研究表明,只有特提斯海道和巴拿马海道关闭时,才会形成现代意义上的AMOC空间结构,因此这两处中低纬度海道的关闭时间对研究AMOC演变具有重要意义。

关键词：大西洋经圈翻转流中中新世大暖期淡水输运巴拿马海道特提斯海道

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中美大陆区域气溶胶成分消光贡献研究综述

大气科学 2024年第1期48卷 273-286页

作者：辛金元吴肖燕张文煜孔令彬马翼宁马永敬中国科学院大气物理研究所大气边界层物理与大气化学国家重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 国家气象信息中心北京100081 兰州大学大气科学学院兰州730000 郑州大学地球科学与技术学院郑州450001

气溶胶消光作用是影响大气能见度的主控因素,气溶胶浓度、成分与其散射和吸收特性的非线性关系导致其对能见度的影响存在较大不确定性。1988~2008年美国IMPROVE(Interagency Monitoring of Protected Visual Environments)能见度监测网... 详细信息

气溶胶消光作用是影响大气能见度的主控因素,气溶胶浓度、成分与其散射和吸收特性的非线性关系导致其对能见度的影响存在较大不确定性。1988~2008年美国IMPROVE(Interagency Monitoring of Protected Visual Environments)能见度监测网络各区域的重构细颗粒物(RCFM)浓度范围为1.4~19.4μg m^(-3),重构气溶胶消光系数为10.0~172.5 Mm^(-1)(1 Mm^(-1)=10^(-6) m^(-1))。2006~2018年中国各地区已有观测的平均细颗粒物PM2.5浓度为14.3~188.3μg m^(-3),对应的重构消光系数为52.6~1044.0 Mm^(-1)。美国地区PM2.5浓度水平与我国三亚地区相当;硫酸盐是气溶胶消光的最大贡献成分,占比可高达77%;其次是有机物,最大可达50%;而硝酸盐只有在南加州对气溶胶消光的贡献较大,超过了30%。同时,由于东部的相对湿度高于西部,东部和西部的消光差异比气溶胶浓度的差异更显著。在我国,硫酸盐和有机物同样是消光的主要成分,贡献分别为21%~57%和21%~39%;硝酸盐只在华中地区是主要的消光成分,超过了30%。我国气溶胶浓度和消光水平显著高于美国地区,当前广泛使用的气溶胶消光IMPROVE方程存在较高误差,消光系数低值高估和高值低估范围可达-60%~35%;并且污染越严重,消光低估越显著。采用较大误差的气溶胶消光算法将直接影响我国大气污染防治与蓝天计划的准确实施,随着我国大气污染防治工作的深入开展,急需针对我国各类环境和气候区域进行气溶胶成分消光的精准核算与溯源研究,为我国大气能见度提升提供关键科技支撑。

关键词：气溶胶 PM2.5 化学成分消光系数 IMPROVE方程大气能见度

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托阿尔期大洋缺氧事件在中国陆相地层的碳循环扰动响应

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古地理学报 2024年

作者：陈兰达雪娟朱章雄徐桂文毛伟丞黄文科夏芳杨佩琳骆宇晗廖显娇重庆科技大学地球科学系

早侏罗世托阿尔期早期的大洋缺氧事件（Toarcian Oceanic Anoxic Event,T-OAE）是中生代发生的一次剧烈的环境扰动事件,伴随着全球碳同位素负偏、快速升温、金属中毒等。然而,这一事件的研究主要集中在特提斯洋等海相地层,陆相地层研究... 详细信息

早侏罗世托阿尔期早期的大洋缺氧事件（Toarcian Oceanic Anoxic Event,T-OAE）是中生代发生的一次剧烈的环境扰动事件,伴随着全球碳同位素负偏、快速升温、金属中毒等。然而,这一事件的研究主要集中在特提斯洋等海相地层,陆相地层研究比较薄弱。前人运用沉积学、古生物学、同位素地层学等多学科交叉,研究了T-OAE在中国四川盆地、金羊盆地、柴达木盆地等陆相地层中有明显的响应,并且碳同位素发生了1.3‰。～7‰负偏,最大负偏移量达到12.5‰,其偏移可能为Karoo-Ferrar大火成岩省喷发,导致大量的12C释放,引起了一系列气候—环境—生态变化。换言之,Karoo-Ferrar大火成岩省（KFLIP）引起温度升高,甲烷水合物分解,进一步加剧变暖,使得大量的甲烷或CO2进入大气中;温度升高也伴随着从湿地、永久冻土、冰盖、植被野火中释放出大量的甲烷或CO2作为碳源,从而引起了碳同位素负偏移。虽然这些机制与温度升高以及正反馈气候作用有关,但不是引起T-OAE碳同位素偏移的必然控制因素。总之,KFLIP可能是T-OAE的导火线,造成了碳循环出现幕式扰动。研究结果可以与同时期海相地层进行综合对比,为精确厘定T-OAE层位提供可靠依据;进一步探讨碳循环扰动的影响因素,也可能为更全面地了解早侏罗世托阿尔期大洋缺氧事件在陆相地层中的气候—环境响应提供新的思路。

关键词：侏罗纪托阿尔期大洋缺氧事件碳循环扰动陆相地层中国

基于集成时变矩模型和动态蒙特卡洛方法的防洪风险分析

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水利学报 2024年第9期55卷 1084-1097页

作者：董立俊董晓华马耀明魏冲喻丹苏中波三峡大学水利与环境学院湖北宜昌443002 三峡库区生态环境教育部工程研究中心湖北宜昌430002 中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境重点实验室地气作用与气候效应团队北京100101 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 兰州大学大气科学学院甘肃兰州730000 西藏珠穆朗玛特殊大气过程与环境变化国家野外科学观测研究站西藏定日858200 中国科学院加德满都科教中心北京100101 中国科学院中国-巴基斯坦地球科学研究中心巴基斯坦伊斯兰堡45320 特文特大学地球信息科学与地球观测学院荷兰恩斯赫德7500 AE

与作为水利水电工程设计依据的历史水文情势相比,未来受到全球气候变化影响的水文情势将与之产生偏差,进而导致流域内各水电工程水文分析成果的改变。这些成果的改变又将对流域梯级水库群中长期的运行安全和防洪调度产生影响。本文以雅... 详细信息

与作为水利水电工程设计依据的历史水文情势相比,未来受到全球气候变化影响的水文情势将与之产生偏差,进而导致流域内各水电工程水文分析成果的改变。这些成果的改变又将对流域梯级水库群中长期的运行安全和防洪调度产生影响。本文以雅砻江流域为研究区域,通过耦合SWAT水文模型和全球气候模式,定量识别未来气候变化条件下的流域气象水文要素变化情况,在此基础上提出能同时考虑非一致性和历史特大洪水的集成时变矩模型方法,最后选取流域内杨房沟水电站,基于动态蒙特卡洛方法进行未来气候变化条件下的调洪演算。主要结果如下:率定好的SWAT模型模拟精度较高,且在雅砻江流域有较好的空间适用性。在未来气候变化条件下,麦地龙站洪峰流量序列在SSP1-2.6情景下,从现在到2070年左右小幅上升,随后小幅下降;在SSP2-4.5情景下,从现在到2070年左右明显上升,然后趋于稳定;仅在SSP5-8.5情景下持续上升,且上升趋势非常明显。在未来气候变化条件下,除SSP1-2.6情景的超校核洪水位风险率外,其他情景下杨房沟水电站超设计洪水位、校核洪水位风险率较设计标准均明显增大。未来全球气候变化将对雅砻江流域水循环和陆气水分交换产生显著影响,导致水文极端事件更加突出,流域内基于稳定环境下水文情势及水文分析成果规划建设的水电站(水库)将面临更大的防洪风险。本文提出的融合集成时变矩和动态蒙特卡洛模型的防洪风险分析方法,在考虑未来全球气候变化导致的非一致性基础上同时融入了历史特大洪水信息,经验证适用性较好。研究成果可为相关运行管理部门应对相应风险和指导实际生产提供一定参考。

关键词：气候变化非一致性集成时变矩模型防洪风险

南天山齐齐加纳克蛇绿混杂岩的SHRIMP年龄及其构造意义

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岩石学报 2012年第4期28卷 1273-1281页

作者：王莹黄河张东阳张招崇 ENCARNACION John 赵莉中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 美国圣路易斯大学地球和大气科学系 mo63108

齐齐加纳克蛇绿混杂岩位于中国新疆西南天山阔克萨彦岭地区,主要由辉石橄榄岩,橄榄辉石岩,橄榄玄武岩,辉长岩,辉绿岩,基性熔岩等组成。它们以一系列构造碎片近东西向产出,断续沿长约5km,宽约500m。本文应用SHRIMP方法对该蛇绿混杂岩中... 详细信息

齐齐加纳克蛇绿混杂岩位于中国新疆西南天山阔克萨彦岭地区,主要由辉石橄榄岩,橄榄辉石岩,橄榄玄武岩,辉长岩,辉绿岩,基性熔岩等组成。它们以一系列构造碎片近东西向产出,断续沿长约5km,宽约500m。本文应用SHRIMP方法对该蛇绿混杂岩中玄武岩中的锆石进行SHRIMP锆石U-Pb测年,获得了399±4Ma的加权平均年龄,说明该蛇绿混杂岩形成于早泥盆世。结合前人的研究成果,我们推测齐齐加纳克蛇绿混杂岩与吉根蛇绿岩残片均为中亚造山带南天山蛇绿岩带的延伸,可能代表了一个多岛窄洋盆演化的产物,为南天山洋北向俯冲及其后的塔里木微板块与哈萨克斯坦-准噶尔板块陆陆碰撞形成的最后缝合带。

关键词：齐齐加纳克蛇绿岩 SHRIMPU-Pb测年阔克萨彦岭西南天山

火星全大气模式与沙尘活动模拟研究:回顾与展望

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科学通报 2024年第8期69卷 1058-1067页

作者：周旭魏勇吴兆朋任志鹏谭宁范斯腾何飞戎昭金闫丽梅王誉棋范开高佳维中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院地球与行星物理重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院新生代地质与环境重点实验室北京100029 南方科技大学地球与空间科学系深圳518055

基于火星全大气模式的数值模拟研究有助于深入理解火星陆面-大气-空间环境多圈层相互耦合过程,是当今国际研究热点.模式对整个火星大气区域气象要素的描述亦可作为保障火星探测活动顺利开展的重要参考依据.沙尘活动显著影响着火星气候... 详细信息

基于火星全大气模式的数值模拟研究有助于深入理解火星陆面-大气-空间环境多圈层相互耦合过程,是当今国际研究热点.模式对整个火星大气区域气象要素的描述亦可作为保障火星探测活动顺利开展的重要参考依据.沙尘活动显著影响着火星气候与天气变化,也对火星表面探测器可造成巨大安全威胁.对沙尘活动及其影响完善的模拟是目前全大气模式开发与研究工作中的重点之一.本文回顾了火星全大气模式的发展历程,概述了其构建方法,总结了相关科研成果,多角度论述了自主发展火星全大气模式的重要科研与工程价值,建议以火星沙尘活动为重点研究方向,牵引我国火星全大气模式的自主研发.模式的开发与应用涉及行星科学、空间科学、大气科学、计算机科学多领域协同合作.其开发过程势必带动我国行星科学全面发展,为相关研究领域积累经验、储备人才.

关键词：火星全大气模式数值模拟火星沙尘暴火星多圈层耦合

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美国Zion国家公园红层地貌发育研究

地球学报 2016年第1期37卷 116-126页

作者：潘志新彭华任舫 John ENCARNACION 中山大学地理科学与规划学院广东广州510275 中国地质科学院地质力学研究所北京100081 美国圣路易斯大学地球与大气科学系美国密苏里州圣路易斯63108

随着中国红层和丹霞地貌研究逐步走向国际,国内学者走出国门去认识和了解国外的红层及其地貌发育显得尤为必要。Zion国家公园是美国西部红层的典型代表,在干旱气候环境下发育了高原-峡谷景观。本文通过野外考察和岩样分析,从地质构造、... 详细信息

随着中国红层和丹霞地貌研究逐步走向国际,国内学者走出国门去认识和了解国外的红层及其地貌发育显得尤为必要。Zion国家公园是美国西部红层的典型代表,在干旱气候环境下发育了高原-峡谷景观。本文通过野外考察和岩样分析,从地质构造、岩性特征和外动力等方面来探讨Zion公园的红层地貌发育机制。研究表明:Zion公园为科罗拉多高原西部边缘的断块山地,公园内褶皱很少,断层稀疏,但节理密集,控制了峡谷群的发育。公园内地貌发育的主体地层为红层,主要形成于侏罗纪,其沉积环境复杂多变,兼具滨/浅海、河流、湖泊和沙漠等。岩性特征上,Zion公园的红层以细砂岩和粉砂岩为主。其中,形成崖壁的主要为风成相石英砂岩,但各段岩石的胶结特性不同,导致其岩石强度和颜色有较大差异。此外,还发现Zion公园红层的岩石强度和山体坡度并不呈正相关关系,它还与岩性是否均一有关。细粒均一的风成相砂岩和河流相Springdale段砂岩发育成陡崖,其余含有软岩夹层的岩层只能形成缓坡。外动力方面,流水下切是主导因素,同时流水侧蚀和地下水的基蚀作用等对Zion公园的地貌发育也有重要影响。

关键词： Zion国家公园红层丹霞地貌发育机制