气候变化对西藏湖泊变迁的影响(1973—2017)

西藏湖泊众多,其水位和面积变化对气候波动有敏感记录。本文运用RS和GIS技术,以1973—1977年、1989—1992年、1999—2001年、2008—2010年和2017年5期遥感影像为底图矢量化了西藏所有湖泊边界,建立了湖泊空间数据库。以湖泊空间数据为基础,分析了1973—2017年西藏湖泊面积动态变化特征,结论如下:从20世纪70年代至2017年,西藏湖泊总面积持续增加,共增长了47.23%;从20世纪70年代至90年代,研究区北部和中部湖泊呈萎缩的趋势,其余地区呈扩张的趋势;从2000年至2017年,西藏湖泊呈持续扩张的趋势。另外,笔者分析了研究区年平均气温、年降雨量和年蒸发量的变化特征。1981—2017年,西藏气候向暖湿方向发展,主要表现为气温升高、降雨量增加和蒸发量减少。气候变化对不同地区不同时期湖泊变迁影响显著:(1)西藏北部和中部湖泊主要以冰川、冰雪融水和地表径流为主要补给源。20世纪70年代至90年代,气温和降雨量波动较小,引起这些地区湖泊萎缩的主要原因为冰川和冰雪融水补给的减少。(2)从20世纪90年代至2017年,气温和降雨量增加、蒸发量减少,导致研究区湖泊呈现全面扩张的趋势。     

新疆西天山查岗诺尔铁矿床环带石榴子石和绿帘石的发现及意义

查岗诺尔铁矿是新疆西天山阿吾拉勒铁矿带内的重要大型铁矿床之一。矿体赋存在下石炭统大哈拉军山组安山质火山岩中，与普遍发育的石榴子石化、阳起石化和绿帘石化时空关系密切。石榴子石和绿帘石分属不同热液成矿阶段，它们均发育丰富的环带结构，具体表现为明显地颜色、干涉色、背散射图像及成分（FeO、Al₂O₃、SiO₂、MnO、TiO₂）等差异性。石榴子石具有2个世代、3个类型。早世代石榴子石（Grt1和Grt2）产于块状石榴子石-磁铁矿蚀变岩，呈褐黄色，粒度较细，发育核-边结构，呈非均质性，显示异常干涉色，其核部（Grt1-c）均匀相对富钙铝榴石（Gro_51-53And_41-43Spr_4-8），而边部（Grt1-r）发育振荡成分环带，总体相对富钙铁榴石（Gro_18-35And_60-77Spr_4-6）；Grt2核部（Grt2-c）呈均质性，为钙铁榴石（And_99-100Spr_0-1），边部显异常干涉色，发育振荡成分环带，为钙铝铁榴石（Gro_34-54And_38-61Spr_6-9）。晚世代的石榴子石（Grt3）以细脉状或角砾胶结物形式分布，呈红褐色，自形粗粒结构，显非均质性，发育振荡成分环带，端员组分总体以钙铁榴石为主，次为钙铝榴石（Gro_27-43And_50-68Spr_3-8）。石榴子石结构和元素含量变化表明，早期石榴子石形成于弱氧化-氧化、中性-碱性流体体系，其中向边部生长过程，由于新注入流体以及周期性压力汇聚和释放，体系的氧逸度、pH值呈振荡变化；晚期石榴子石形成于弱氧化、弱碱性、动荡的开放流体环境。绿帘石发育3个世代（Ep1、Ep2和Ep3）。Ep1发育核-边结构，核部（Ep1-c）均匀无环带，X_Fe值（X_Fe=Fe³⁺/（Al+Fe³⁺），原子比值）为0.19~0.21，w（MnO）为0.05%~0.18%，w（TiO₂）为0.10%~0.12%，生长边（Ep1-r）多发育振荡环带，X_Fe值为0.26~0.29，w（MnO）为0.01%~0.14%，w（TiO₂）为0.19%~0.26%。Ep2沿Ep1-r边缘生长，不均匀且经历了溶解-再沉淀过程，X_Fe值为0.15~0.20，w（MnO）为0.42%~1.19%，w（TiO₂）为0.02%~0.07%。Ep3呈柱状或不规则粒状交代Ep2、贴近或穿切Ep1-r生长，较均匀、无环带结构，X_Fe值为0.28~0.37，w（MnO）为0.12%~0.77%，w（TiO₂）为0.02%~0.10%。绿帘石成分变化表明，从Ep1-c到Ep1-r，到Ep2，再到Ep3，流体体系氧逸度经历了先增加，后降低，再升高的变化过程。同时，流体成分也在变化，先从相对贫Ti和Mn向相对富Ti贫Mn演化，而后又变为富Mn贫Ti。因此，在热液磁铁矿矿化阶段，查岗诺尔铁矿的成矿热液的物理-化学环境是不断变化的。研究显示，石榴子石和绿帘石结构和成分研究可以刻画热液成矿系统的流体演化历史。     

贵州苗匡热矿水地热区水化学特征及热储条件分析

贵州苗匡热矿水地热区大地构造位于江南复合造山黔南坳陷铜仁复式褶皱变形带,区域构造为红石古断裂带与苗匡断裂交汇锐角区,区内出露的地层有前南华系板溪群、南华系、震旦系、寒武系;热矿水水化学类型为HCO_3-Na型,含高氟、锶、锂、偏硅酸;弱碱性水;呈带状中低温热储;区域大地热流供给热量;地下热矿水补给为构造破碎带深远程补给;区域性红石活动断裂带具有导热导水储水性,热矿水被温差、压力差等驱动循环运移至断裂破碎带富集,苗匡次级断裂带在该热储起到连通传导作用;热矿水井口温度45℃,出水量560 m~3/d。研究结果可对该区热矿水勘查开发及利用提供参考和借鉴。     

非典型周期和气候突变的识别与判定

通过两种新方法分析了无锡站降水年际变化的突变性、周期性等特征,揭示了旱涝演化的自然规律。研究表明,1934、1978、2013年是我国近现代气候突变的临界点,这是旱涝演化的自然选择;无锡站年际降水的观测历史可分成四个特征不同的时段,每个时段节点对应的都是一次气候突变;气候突变会改变年际降水序列的一致性,分段法研究可以大幅度降低模拟难度、提高预测效率。发现并确认了3个气候突变点,实现了超长缺测中断期(13a)旱涝趋势的精确插补,完成了无锡站近百年降雨序列的周期性分析与旱涝趋势预测模拟,研究成果改变了近现代气候历史无法细分的现状。     

漫反射光谱赤铁矿和针铁矿定量研究进展

沉积物-古土壤是记录古环境演化及古气候变迁的有效载体,利用沉积物-古土壤对气候环境信息的记录来研究全球变化问题,已成为当前地球科学研究的热点课题。赤铁矿和针铁矿是沉积物-古土壤中常见的次生矿物,二者含量的变化能有效反映成土过程中冷、暖、干、湿的变化。然而,赤铁矿和针铁矿在沉积物-古土壤中结晶度差且含量低,因此,对二者进行有效定量一直是研究的难题。近年来,漫反射光谱(DRS)分析在沉积物-古土壤中赤铁矿和针铁矿的定量研究中取得了一系列显著的成果。本文系统总结了漫反射光谱在赤铁矿和针铁矿定量中的原理,并对3种常见定量方法及其应用进行归纳,同时对定量过程中存在的问题和发展趋势进行深入讨论。     

利用综合评分方法评估CMIP5模式对北极海冰的模拟能力

北极海冰冰盖自20世纪以来经历了前所未有的缩减，这使得北极海冰异常对大气环流的反馈作用日益显现。尽管目前的气候模式模拟北极海冰均为减少的趋势，但各模式间仍然存在较大的分散性。为了评估模式对于北极海冰变化及其气候效应的模拟能力，我们将海冰线性趋势和年际异常两者结合起来构造了一种合理的衡量指标。我们还强调巴伦支与卡拉海的重要性，因为前人研究证明此区域海冰异常是近年来影响大尺度大气环流变异的关键因子。根据我们设定的标准，CMIP5模式对海冰的模拟可被归为三种类型。这三组多模式集合平均之间存在巨大的差异，验证了这种分组方法的合理性。此外，我们还进一步探讨了造成模式海冰模拟能力差别的潜在物理因子。结果表明模式所采用的臭氧资料集对海冰模拟能力有显著的影响。     

泥石流容重的时空变化特征及影响因素研究

为了探索泥石流容重在不同时空条件下的动态演化特征及其影响机制，基于蒋家沟1995年以来的泥石流观测数据和汶川震区2008年以来的调查资料，研究了典型泥石流灾害的水土耦合过程和容重动态变化的互馈作用，对比分析了常用的容重计算方法在汶川震区泥石流计算中的差异性，并从计算公式和灾害特征两方面探索误差产生的原因。结果表明:容重随泥石流孕灾条件的时空演化而动态变化；在时间尺度上，物源活动性与容重呈正相关，物源赋存状态从极度活跃演化至高度活跃时，容重将下降10.0%～27.8%；泥石流峰值流量与容重成幂函数关系，容重随着流量增大而增大，但具有明显的上限值；在空间尺度上，容重与沟床纵比降变化趋势一致，随着侵蚀作用而增大，淤积作用而减小；常用的6种泥石流容重计算方法在龙门山区的应用结果偏差幅度为10%～30%，仅使用某种计算方法确定容重参数将导致一定误差。文章最后利用物质组成计算容重的方法，基于冲淤总量和颗粒参数建立了不同沟道段泥石流容重经验计算公式，并在雍家沟泥石流进行应用，结果显示该方法针对具有完整序列观测资料的泥石流沟，具有较好的适用性。     

基于均一化观测序列的成山头海表温度气候变化特征分析

文中利用加拿大环境部气候研究中心研发的惩罚最大t检验方法,选取均一的邻近气象站为参考站,结合元数据信息,对1960-2017年成山头海洋站海表温度序列进行了均一性检验与订正。利用订正后的海表温度序列对成山头海温气候变化特征进行分析。结果表明,订正前后年平均海表温度趋势发生了明显改变,表现出海温上升趋势较订正前加强的特征,增暖趋势由订正前的0.04℃/10 a上升到0.15℃/10 a,其中最暖的5个年份多发生在1980年以后,分别为1973年、1989年、2002年、2007年和2017年。海表温度总体呈显著上升趋势和明显的年代际波动,20世纪60年代至80年代末为偏冷阶段,之后开始增暖,20世纪90年代至今为偏暖阶段。1960-2017年,成山头的海温突变点在1987年,是一次增暖性突变,与中国大陆的气温突变特征和气温变化阶段性特征非常一致。     

海上风电升压站平台高程确定标准的合理性研究

为保证海上风电升压电站建设的经济合理与安全可靠,合理确定海上风电升压电站平台高程十分必要。文中从波浪与潮位的遭遇组合、最大波高取值与现行相关标准的比较、最大波峰高度计算的合理性等方面,全面分析了确定海上风电升压站平台高程各组成项取值标准的合理性,研究认为现行标准明显偏高。建议海上升压站平台底部高程按"100年一遇极端高水位+重现期50年波列累积频率1%的最大波峰高度+安全超高"确定。结合工程实例计算分析,按本文建议可使海上升压站平台高程明显降低,从而节省工程造价,还可减轻升压站工程对周边风机的遮蔽影响,以达到多发电量的效果。     

基于卷积神经网络与条件随机场方法提取乡镇非正规固体废弃物

随着村镇经济建设发展,生活垃圾和工业固体废弃物造成的污染问题日益突出,已经成为制约新农村建设发展和生态文明建设的关键问题,而目前针对乡镇非正规固体废弃物的调查与统计主要依赖全国各乡镇相关部门逐级调查上报,工作量较大。本文基于高分辨率遥感影像,将深度学习模型和条件随机场模型相结合引入到乡镇固体废弃物的提取研究中,探索一种基于深度卷积神经网络的乡镇固体废弃物提取模型。由于固体废弃物在影像上表现为面积小,分布破碎等特点,为了提高工作效率,将模型特分为识别和提取2个部分：① 通过全连接卷积网络（CNN）对固体废弃物进行快速识别判断,筛选感兴趣区域影像块;② 在传统的全卷积神经网络(FCN)的基础上加入条件随机场模型(CRF)提取固体废弃物边界,提高整体分割精度。根据安徽、山西等地区相关部门上报固体废弃物堆放点以及住房与城乡建设部城乡规划管理中心进行野外检查的结果,实验最终识别精度达到86.87%以上;形状提取精度为89.84%,Kappa系数为0.7851,识别与提取精度均优于传统分类方法。同时,该方法已经逐步应用于住房和城乡建设部有关成都、兰州、河北等部分乡镇非正规固体废弃物的核查工作,取得了较为满意的结果。