青藏高原—沙漠的陆—气耦合及对干旱影响的进展及其关键科学问题

作为世界第三极的青藏高原,是对全球天气气候影响最为显著的自然地貌之一.其巨大陆表深入对流层中部,热力效应直接作用于大气,不但形成了亚洲气候格局,甚至会导致北半球乃至全球气候变异.在青藏高原北部分布着北半球中纬度面积最大的沙漠群,与包括青藏高原在内的其他下垫面相比,沙漠具有地表反照率大、土壤热容量小、含水量低等特点,是地球系统中重要的感热源,同样对全球和区域能量平衡及气候变化和变异具有重要作用.青藏高原及其北部广阔沙漠区域——两种重要的陆地系统组成了全球独有的共生地理单元,它们之间的陆—气耦合必定通过某种过程相互关联.干旱是全球常见且危害极为严重的自然灾害,中国是全球干旱发生最为频繁的国家之一,特别是在中国北方,在气候变化大背景下,干旱也呈多发、加重的趋势.干旱成因复杂,始终是国内外相关领域研究的难点和热点.那么,从高原—沙漠共生地理单元的陆—气耦合过程出发,通过何种机制作用于我国北方干旱的形成和演变?这是一个值得探究的前沿论题.梳理了近年来青藏高原大气科学研究和包括沙漠地区的干旱半干旱陆面过程研究的最新进展,从中凝练出青藏高原和北部沙漠之间的陆—气耦合过程对我国干旱影响研究的关键科学问题,以期对开展相关探索的科技工作者有所帮助.     

西北东部季风过渡区夹卷率与夏季风的动力学关系

夹卷率指上升单位距离卷入的周围空气质量与空气质量的比率,包括湍流夹卷和动力夹卷,应用于对流云的边界层参数化、数值模式改进、云滴谱离散度观测及热带气旋的研究中。应用西北东部季风过渡区民勤、榆中、平凉、银川和延安等5站2006—2016年5～9月逐日07时和19时每隔10 m高度的高空加密观测资料,结合地面逐日观测资料,计算不同高度夹卷率,得出不同区域夹卷率与高度、季风期降水和季风的关系。结果表明:①夹卷率与气温、饱和水汽压成正比关系,但与相对湿度成反比。有云的相对湿度阈值为65%,相对湿度阈值越大,不同量级降水的云高也越低,而云高随着雨量增加而增高。②夹卷率存在明显的早晚变化和区域差别:从地面到3 km,07时明显小于19时,近地层随高度增加而减弱,500 m以上随高度增加而增强;从小到大为季风影响区、季风摆动区和非季风区,在3 km以上无明显区域差别。③夹卷率与降水强度、性质关系较为密切:近地面至600 m以下随着雨强增强夹卷率减弱,但500 m以上至2～3 km随着雨强增强夹卷率增强;近地层700 m以下稳定性降水夹卷强,而以上对流性降水夹卷强,对流性降水饱和水汽压大、夹卷强,而稳定性降水饱和水汽密度大,水汽丰富但夹卷弱。④夹卷率与季风及其持续时间的关系:从无季风到有季风夹卷率是减弱的,夹卷最强的最大高度也在降低。在非季风区和季风影响区夹卷率的持续时间差别不明显,只有季风摆动区在近地面层持续时间越长夹卷率越小,而在高空1～2 km相反。⑤夹卷率与亚洲—太平洋涛动(APO)季风强度指数关系表明:07时在近地层随高度增强,800 m以上随高度减弱,季风强度与夹卷率相关不明显;19时在近地层随高度增强,300 m以上随高度减弱,季风越强夹卷率越小。夹卷率随边界层高度降低而减弱。     

气溶胶影响印度夏季风和东亚夏季风的研究进展

印度半岛和东亚是气溶胶大值区,也是亚洲季风的主要影响区域,季风和季风降水的变化对季风区的经济尤其是农业生产有重大影响。气溶胶影响印度季风的研究开始较早,研究工作也较多,已取得了较为全面的进展。早期研究表明大气棕云导致负辐射强迫可减缓温室气体带来的增暖。现有研究表明吸收性气溶胶对印度季风爆发早期有增强作用,随后气溶胶对印度和东亚夏季风有减弱作用。由于影响季风的因子较多、研究工作较为复杂,现有的气溶胶影响亚洲季风的研究还存在不确定性。回顾和概括了前人的研究,通过气溶胶影响东亚季风与印度季风的对比,讨论现有研究的不足,并为未来气溶胶影响季风特别是影响东亚夏季风的研究指出方向。     

东亚夏季风水汽输送带及其对中国大暴雨与洪涝灾害的影响

东亚夏季风每年给中国东部地区带来充沛的降水，是中国水资源的主要来源，同时也常常给中国造成严重的洪涝灾害。东亚夏季风水汽输送的强度、影响范围和持续性在极端暴雨过程中起着关键的作用。这支夏季风气流的水汽输送带可称为东亚季风水汽输送带，与国际上近期提出的"大气河"概念相近，但又不完全相同。东亚夏季风水汽输送带是东亚夏季风最具地区性的特征，也是东亚地区夏季大暴雨和洪涝的制造者。本文根据近百年来的资料，综合评述了东亚夏季风水汽输送带的特征和形成原因，并以海河、黄河、淮河与长江近百年最强的5次持续大暴雨过程为例，分析了季风水汽输送带的重要作用。最后，提出气候变暖可以通过4个方面影响全球水循环，包括气候变暖后大气可容纳更多的水汽、大气环流发生变化、辐射强迫改变以及气溶胶影响的区域性等，这些变化都会对季风水汽输送带产生重要影响。     

东亚夏季风水汽输送带及其对中国大暴雨与洪涝灾害的影响

东亚夏季风每年给中国东部地区带来充沛的降水，是中国水资源的主要来源，同时也常常给中国造成严重的洪涝灾害。东亚夏季风水汽输送的强度、影响范围和持续性在极端暴雨过程中起着关键的作用。这支夏季风气流的水汽输送带可称为东亚季风水汽输送带，与国际上近期提出的"大气河"概念相近，但又不完全相同。东亚夏季风水汽输送带是东亚夏季风最具地区性的特征，也是东亚地区夏季大暴雨和洪涝的制造者。本文根据近百年来的资料，综合评述了东亚夏季风水汽输送带的特征和形成原因，并以海河、黄河、淮河与长江近百年最强的5次持续大暴雨过程为例，分析了季风水汽输送带的重要作用。最后，提出气候变暖可以通过4个方面影响全球水循环，包括气候变暖后大气可容纳更多的水汽、大气环流发生变化、辐射强迫改变以及气溶胶影响的区域性等，这些变化都会对季风水汽输送带产生重要影响。     

海洋飞沫及其对海—气相互作用影响的研究进展

按照海水滴生成机制和粒径大小,由海浪破碎生成的海洋飞沫分为膜滴、射滴和裂滴三大类,较小的海水滴在大气中滞留时间长,成为云的凝结核,对长期气候变化有重要影响,较大的海水滴参与海—气界面动量和热量交换过程,有利于热带气旋的形成和发展。海洋飞沫的生成与海上风速、海浪、海流和大气稳定度等因素有关,但由于缺乏观测数据,刻画海洋飞沫效应的关键物理量——海洋飞沫生成函数通常用海上风速进行参数化,忽略其他因素的影响,彼此间的差异非常大,给研究海洋飞沫对气候和海—气相互作用的影响造成困难,需要进一步开展海洋飞沫的观测,考虑风速之外的其他因素对海洋飞沫生成函数的作用,改进海洋飞沫热量和动量效应的参数化方案,进而阐明海洋飞沫对气候和海—气相互作用的影响。     

论我国铝土矿床类型及其红土化风化壳形成机制问题

中国铝土矿床98%以上为古风化壳型,少量属红土型.前者分六个亚型,即铝硅酸盐岩古风化壳原地残积（Ⅰ_a）;碳酸盐岩古风化壳准原地堆积（Ⅰ_b）、异地堆积（Ⅰ_c）以及异地沉积（湖水）（Ⅰ_d）;I_ca古风化壳异地沉积（海相）;Ⅰ_f碳酸盐岩古风化壳准原地堆积（或沉积）-现代喀斯特堆积等六个亚型.ⅠⅠ_b、Ⅰ_c三亚型矿床在大气条件下就位,就位以后继续红土化,为此矿层很少层理;矿石中常有渗流管、渗流凝胶.Ⅰ_d、Ⅰ_e亚型在水体中沉积,有层理,无渗流管、渗流凝胶.所有铝土矿床的矿物组成及矿石结构、构造都是含铝岩石红土化风化作用易溶物淋失,难溶的钛、铝、铁质残留的风化壳铝土物质;无水体中结构、构造特征;δ18O‰及δD‰值证为风化物;除Ⅰ_c外均无动物化石及其碎屑.     

论我国铝土矿床类型及其红土化风化壳形成机制问题

中国铝土矿床98％以上为古风化壳型,少量属红土型.前者分六个亚型,即铝硅酸盐岩古风化壳原地残积(Ⅰ_a);碳酸盐岩古风化壳准原地堆积(Ⅰ_b)、异地堆积(Ⅰ_c)以及异地沉积(湖水)(Ⅰ_d);I_(ca)古风化壳异地沉积(海相);Ⅰ_f碳酸盐岩古风化壳准原地堆积(或沉积)—现代喀斯特堆积等六个亚型.ⅠⅠ_b、Ⅰ_c三亚型矿床在大气条件下就位,就位以后继续红土化,为此矿层很少层理;矿石中常有渗流管、渗流凝胶.Ⅰ_d、Ⅰ_e亚型在水体中沉积,有层理,无渗流管、渗流凝胶.所有铝土矿床的矿物组成及矿石结构、构造都是含铝岩石红土化风化作用易溶物淋失,难溶的钛、铝、铁质残留的风化壳铝土物质;无水体中结构、构造特征;δ~(18)O‰及δD‰值证为风化物;除Ⅰ_c外均无动物化石及其碎屑.     

斜率调制周期影响黄土高原夏季风降雨机制初探

晚中新世以来, 全球气候和生态系统发生了显著变化。中国黄土高原地区广泛堆积的风成红粘土沉积层序蕴含着晚中新世-上新世时期丰富的古气候变化记录, 对破译地质历史时期的古气候和理解现代全球气候变化具有重要意义。本研究选取了黄土高原由西向东的6个代表性风成红粘土剖面进行分析, 旨在探索其中的周期性降雨模式。借助磁化率这一对夏季风活动较为敏感的代用指标, 对黄土高原不同地区的红粘土剖面进行了系统的频谱分析。结果揭示, 红粘土中表现出明确的400 ka偏心率周期, 以及1.2 Ma和173 ka的斜率周期。进一步的研究中, 分析了位于20° N的中国东南沿海和40° N的黄土高原北界的日照量以及两者之间的日照梯度。在这一范围内, 太阳辐射的振幅调制(AM)主要显示出400 ka和100 ka的偏心率周期, 而其纬向日照梯度不仅呈现偏心率周期, 更明显地展现了1.2 Ma和173 ka的斜率调制周期。这也解释了黄土高原的季风气候除了受常规的偏心率周期调控外, 还受到1.2 Ma和173 ka斜率周期的制约, 尤其是1.2 Ma周期的影响尤为显著, 为晚中新世至上新世季风变化提供了新的时间参考框架。斜率周期通过调整太阳辐射的纬向差异, 进而影响热带辐合带(ITCZ)的位置和海陆温差, 从而对夏季风的强度产生作用。

     

过渡区条件下广域电磁法探测深度问题的理论研究

为了研究广域电磁法(WFEM)过渡区条件下的有效探测深度,设计了均匀半空间、二层断面、三层断面及四层断面4种地电模型,通过正演计算得到了趋肤深度—视电阻率曲线。以大地电磁(MT)为参照,对同等收发距下广域电磁法和可控源音频大地电磁法的探测深度进行了比较,结果表明:广域电磁法可以在过渡区进行测量,即以较小的收发距探测到较大的深度。     

论我国志留系的建阶问题

<正> 自尹赞勋(1949、1966)和穆恩之(1964)对我国志留纪地层做全面、深入的总结以来,年代地层学中的分统工作成为我国志留系研究的主要课题之一。鉴于建阶条件很不成熟,尹、穆二位没有为志留系创建阶名。“关于志留系的内部划分有巨大的变化。二十年前,龙马溪定为下统,罗惹坪或石牛栏定为中统,韩家店或纱帽定为上统。现已证明三者     

从物权法论我国土地登记问题

土地登记作为地籍管理工作的核心，在土地管理中占有十分重要的地位。我国现代土地登记制度建立时间较短，在立法扣实践中还存在不足，使得土地产权保护力度不够。从《物权法》的实施对土地登记制度的重要意义，以及对我国土地登记制度存在的一些问题进行了探讨；重点选择土地登记机构、他项权利登记和登记程序等几个问题进行研究，提出了一些立法建议。     

东亚和南亚夏季风对中国季风区径流深影响

为揭示中国东部季风区径流深对东亚和南亚夏季风变化的响应规律,建立了八大流域VIC(Variable Infiltration Capacity)水文模型以及应用了Mann-Kendall和局部加权回归分析(Locally Weighted Scatter Plot Smoothing, LOWESS)相关性检验方法,并分析了径流深系数空间变化情况。结果表明:东亚夏季风与径流深显著性相关范围要明显大于南亚夏季风,主要位于长江流域以北和松花江流域以南的广大地区以及华南部分地区,并分别成正相关和负相关;而南亚夏季风与径流深显著性正负相关的区域则分别位于华南地区及长江流域上游部分地区。此外,季风区径流深系数空间差异明显,易产流区主要位于长江流域及东南沿海地区,而黄河及海河流域则产流较难。因此,对东亚及南亚夏季风的研究可为预测中国东部不同地区的水文过程及水资源变化提供重要的科学参考。     

核—幔相互作用及其地球动力学意义

核－幔边界是地球内部反差最大的一个边界,也是最重要的边界,界区的核－幔相互作用过程在整个地球动力学系统中起着重要的作用。本文在概述了该－边界基本特征的基础上,系统地总结了有关核幔物质的化学反应和Ｄ”层的形成,核－幔间的质量传递及其对地幔对流之贡献,核－幔耦合与动量传递等的研究成果及有关问题。     

壳─幔相互作用的有关问题

现代地质正从地表向空间．从地球浅部向深部发展。壳幔的相互作用制约着地球的演化及岩石圈的各种作用．幔壳、核之间的界面可能主要是化学界面。壳、幔、核内部的界面可能主要是物理界面。在影响岩石圈地球动力学的诸多因素中．岩石圈的组成与地温状况是起决定作用的因素．造山带所记录的地球内部动力机制及其对外部圈层作用的演化历史可以为建立地球系统演化理论和全球动力学理论提供重要资料．     

黄土高原记录的MIS 6.5期东亚夏季风信号及其古气候意义

深海氧同位素(MIS)6.5期是古气候演化的一个特殊时期。其太阳辐射强度显著高于全新世, 但当时冰量较大, 全球气候整体处于冰期环境; 此现象支持全球气候变化主要受控于全球冰量。然而, 来自中国石笋氧同位素异常偏负, 指示东亚季风区湿润程度已达间冰期水平, 支持东亚夏季风直接受太阳辐射所驱动。为理解以上冲突, 本研究选取黄土高原沉积序列为研究对象, 考察东亚夏季风是否可能在MIS 6.5期发生扩展, 理解东亚季风区对太阳辐射的响应关系。研究结果发现:MIS 6.5期黄土高原水分条件与MIS 3期类似, 显著低于典型间冰期气候。MIS 6.5期与典型间冰期之间降水量的差别, 由季风边界区向核心区呈现逐渐降低的趋势。东亚夏季风演化与太阳辐射变化并不完全一致。黄土高原西北部沉积序列记录的东亚夏季风演化包含有强烈的岁差周期和100ka周期, 可能受全球冰量和低纬地区太阳辐射的共同影响。     

大型水域水岩相互作用及其环境效应研究

以大量实际资料及深入的研究成果，较全面地论述了人工大型水域水岩相作用及其导致的主要地质灾害，包括水库诱发地震，库岸崩滑，水岩作用导致的大坝溃决，以及水库淤积导致的大面积环境恶化等问题。     

全新世南亚高压南北移动及其与亚洲夏季风降水的关系

南亚高压是亚洲夏季风系统的重要组成部分,它的强度及位置变化对亚洲夏季风降水有非常重要的影响,对其变化特征和物理机制的研究可以加深对亚洲夏季风演化的认识。论文利用一个海-气耦合模式（KCM）,在轨道参数的强迫下模拟了全新世以来（9.5~0 ka B.P.）的气候变化,分析了全新世南亚高压的南北移动特征,并探讨其与亚洲夏季风降水的关系。研究发现,全新世以来南亚高压持续向南移动,同时也反映了对流层上层西风逐渐向南扩张,响应逐渐减少的夏季太阳辐射。早全新世南亚高压偏北主要是由于夏季太阳辐射增加导致伊朗高原感热加热加强。南亚高压的南北移动与亚洲夏季风降水有显著的关系,它与东亚季风区北部和印度季风区降水呈正相关关系,而与东亚季风区南部和西南季风区降水呈负相关关系。偏北的南亚高压在东亚北部上空产生异常反气旋,有利于对流层低层空气辐合上升,降水增加,此外异常反气旋还可以加强西太副高,使得输送到东亚北部的水汽增加。南亚高压偏北时还会在中低纬地区产生异常东风带,减弱了来自孟加拉湾的水汽输入,从而使得东亚南部和西南季风区降水减少。偏北的南亚高压还在阿拉伯海上空产生异常气旋,有利于印度夏季风降水的增加。南亚高压的南北振荡可以部分解释相同轨道强迫下亚洲夏季风降水出现显著空间差异的原因。

     

青藏高原冬春季积雪对亚洲夏季风降水影响的研究

青藏高原(以下简称高原)积雪具有明显的季节、年际和年代际变化特征, 是影响亚洲夏季风降水的重要因子之一. 高原冬春季积雪异常通过引起高原地表反射率、 温度和感热的变化, 以及春末融雪吸热和增加土壤湿度而影响大气环流的变化, 最终引起亚洲夏季风降水的变化. 从统计分析、 气候诊断和数值模拟实验对高原冬春季积雪对亚洲夏季风降水影响的研究进展做了概括评述, 探讨了其可能影响的物理机制, 并对今后研究方向进行展望.