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地球科学进展
2017年 32卷 7期
刊出日期 2017-07-20

综述与评述
研究论文
IODP研究
新技术
综述与评述
679 马雷鸣, 鲍旭炜
数值天气预报模式物理过程参数化方案的研究进展
数值天气预报模式对天气过程发展的物理描述主要通过物理过程参数化实现,因此,物理过程参数化方案的发展一直是国际研究热点,也是数值模式改进的难点。在阐述对流、云微物理和边界层等主要物理参数化方案的理论基础和发展历史的基础上,指出在高分辨率模式网格条件下的物理过程参数化方案改进将是未来数值模式发展的核心问题。随着高性能计算能力的迅速发展,目前业务模式网格距已逐渐精细到小于10 km,但模式所使用的物理过程参数化方案大多并未针对高分辨率网格设计,其理论假设的适用性值得商榷。根据目前国际研究趋势,探讨了今后物理过程参数化方案研究改进的重点方向。
2017 Vol. 32 (7): 679-687 [摘要] ( 36 ) [HTML 1KB] [PDF 2668KB] ( 110 )
688 周洪建
当前全球减轻灾害风险平台的前沿话题与展望——基于2017年全球减灾平台大会的综述与思考
在扼要介绍联合国国际减灾战略(UN/ISDR)第五届全球减轻灾害风险平台大会主要内容的基础上,综合《2015—2030年仙台减轻灾害风险框架》、《2030年可持续发展议程》等国际议程和国内外减轻灾害风险领域开展的相关工作,阐述了当前全球减轻灾害风险平台的前沿话题和未来展望。认为:理解灾害风险、灾害风险防范、提升恢复力和不同国际议程的协调统一将成为未来一段时间减轻灾害风险领域的热门和前沿话题,政府、企业、社会等多利益攸关方的广泛合作与深度参与将成为未来减灾力量的主要模式。多灾种耦合诱发的巨灾风险防范科技攻关、区域性减灾平台搭建与技术和信息共享、减轻灾害风险的相关体制机制优化完善和提升对社区、弱势群体和地方服务能力等将成为中国减灾领域科学研究、业务实践、管理理念和成果应用上的重点方向。
2017 Vol. 32 (7): 688-695 [摘要] ( 29 ) [HTML 1KB] [PDF 1013KB] ( 75 )
696 张亮, 秦蕴珊
深海热液生态系统特征及其对极端微生物的影响
深海是地球上最重要的极端环境之一,发育了数量巨大的极端微生物。它们独特的生存环境、生理结构、代谢机制和共生关系成为探讨生命起源及寻找外太空生命的关键。尽管从生物学角度对极端微生物已开展了大量研究,但深海热液系统对极端微生物演化的影响仍不甚清楚。因此,在总结深海极端的理化环境和地质环境特征的基础上,分析了海底热液活动的分布特征、形成机理及其对周围生物群落种类、分布和演替规律的巨大影响。重点探讨了热液环境下各种极端微生物的生命形式及其对深海营养物质循环和生态系统演化的重要意义。目前,极端环境与生命过程的研究仍处于初级阶段,亟待加强深海原位探测和分子生物学技术的研发以及多学科交叉研究。
2017 Vol. 32 (7): 696-706 [摘要] ( 24 ) [HTML 1KB] [PDF 10695KB] ( 77 )
707 王斌, 常宏, 段克勤
秦岭新生代构造隆升与环境效应:进展与问题
秦岭东西绵延上千公里,是一座位于我国地理中心部位的雄伟高大山脉,其在地质和地理学研究中均具有非常突出的地位。从地质学角度看秦岭在中国大陆形成和演化过程中具有很重要的位置,其位于华北地块与扬子地块的拼接部位,是中国大陆构造格架的脊梁;在地理学上秦岭又是中国南北方地理分界线,对地理、气候、生态乃至人文环境的南北分异都起着决定作用。前人对秦岭造山带动力学和构造演化进行了大量研究,但多聚焦于古生代早期碰撞和中生代构造演化,而对其新生代以来的构造隆升过程和隆升后所引起的气候环境效应关注较少。对近几十年来开展的围绕秦岭新生代构造隆升和环境效应研究成果进行梳理,指出当前取得的进展及亟待解决的问题,为今后研究提供借鉴。
2017 Vol. 32 (7): 707-715 [摘要] ( 26 ) [HTML 1KB] [PDF 5846KB] ( 97 )
716 杨林, 董玉祥, 杜建会
海岸沙丘对风暴响应研究进展
全球海岸沙丘主要分布地区频繁遭受风暴袭击,风暴成为海岸沙丘形成演变的一个高能影响因子,也是研究波浪—海滩—沙丘相互作用的重要内容之一。从海岸沙丘形态对风暴响应、海岸沙丘沉积物对风暴的响应、海岸沙丘对风暴响应机理及其研究方法与技术等方面综合评述了国内外海岸沙丘对风暴响应的研究进展,并针对目前研究中存在的问题提出了今后发展的主要研究方向。
2017 Vol. 32 (7): 716-722 [摘要] ( 154 ) [HTML 1KB] [PDF 1024KB] ( 440 )
723 张乐乐, 高黎明, 赵林, 乔永平, 史健宗
降水观测误差修正研究进展
获取准确的降水量是研究气候变化以及水文循环的基础,国内外学者针对雨量筒降水量捕捉率不足的问题做了大量工作。对近几十年来国内外降水量对比观测及雨量筒降水量修正方面的研究进行综述,认为目前对液态降水修正方案较为成熟,但是对固态降水尚未形成一个统一的修正标准。主要原因在于目前的降水量修正方案缺少对降水微过程的考虑。充分考虑降水微过程是给出包含物理意义降水量修正方案的关键。另外,更为细致的降水类型判定方案以及对微量降水事件的记录也是确定降水修正方案需要重点解决的问题。
2017 Vol. 32 (7): 723-730 [摘要] ( 32 ) [HTML 1KB] [PDF 1282KB] ( 80 )
研究论文
731 李育, 刘媛
干旱区内流河流域长时间尺度水循环重建与模拟——以石羊河流域为例
干旱区内流河流域水循环是干旱区古气候研究的热点,前人做了大量研究,但大部分研究主要利用气候代用指标重建古气候与古环境演化规律,长时间尺度模拟与重建对比研究较少。以石羊河流域为研究对象,在石羊河流域古环境记录基础上结合古气候模拟、全新世古季风模拟、湖泊能量与水量平衡模拟,古降水量和古径流量定量重建等方法,系统地模拟重建全新世时期石羊河流域水循环。可以看出模拟结果与重建结果具有很好的一致性,均指示中全新世是全新世“气候适宜期”。为干旱区流域性气候变化重建与模拟研究提供了新的视角。
2017 Vol. 32 (7): 731-743 [摘要] ( 23 ) [HTML 1KB] [PDF 10486KB] ( 415 )
744 张创, 罗然昊, 张恒昌, 周雪, 王成龙, 邢华, 钱成
中等地温场、长深埋期石英砂岩类储层成岩作用与孔隙度演化模式——以鄂尔多斯盆地延安地区下石盒子组为例
以鄂尔多斯盆地延安地区下石盒子组储层为研究对象,在储层成岩作用、埋藏史与热史研究的基础上,应用动力学模型与作用模拟方法分析了该区孔隙度演化史。结果表明,中等地温场、长深埋期煤系地层内的石英砂岩类储层,成岩早期孔隙介质呈酸性而缺乏早期碳酸盐胶结物,压实损失孔隙度较大;溶蚀作用产生了一定的次生孔隙,但长深埋期、较高地温环境下溶蚀产物沉淀为更为稳定的次生石英和黏土矿物,加之含铁碳酸盐胶结物的胶结与交代,造成粒间孔隙大量封闭的同时,又充填了部分溶孔;压实损失孔隙度较大的情况下,石英次生加大的普遍发育及黏土矿物与含铁碳酸盐胶结物的充填,往往造成此类储层为低渗—超低渗储层。
2017 Vol. 32 (7): 744-756 [摘要] ( 24 ) [HTML 1KB] [PDF 10288KB] ( 72 )
757 王根, 盛绍学, 刘惠兰, 吴蓉, 杨寅
基于L1范数正则项约束的不连续资料三维/四维变分融合研究
经典三维/四维变分融合基于误差服从高斯分布,在极小化迭代时涉及到求解目标泛函梯度,若资料不连续则不可微,从而无法求解相应梯度,故理论要求所融合的资料必须具有“连续性”。采用扩展经典三维/四维变分融合方法,显式地基于L1范数把先验知识作为正则项约束项耦合到经典变分融合模型。在实施过程中把资料映射到小波域,采用新的融合模型在“小波空间”完成资料融合后,再采用小波逆变换映射回“观测空间”。通过线性平流扩散方程作为四维预报模式进行理想试验,试验设计融合背景和观测资料不连续,即在某些点左右导数不相等,试验结果表明文中采用的方法可行。进一步将该方法用于多源降水资料融合试验,采用基于GAMMA拟合函数的概率密度匹配法(Probability Density Function matching method,PDF)进行CMORPH反演降水资料订正,再将订正后的资料与地面站观测资料进行融合。通过与参考场结构相似性度量,得到该方法能更好地保留代表一些天气现象的“离群点”。该融合方法为不连续资料融合,尤其是“跳变点”的变分融合奠定了理论基础并提供了可借鉴的方法。
2017 Vol. 32 (7): 757-768 [摘要] ( 55 ) [HTML 1KB] [PDF 12602KB] ( 60 )
IODP研究
769 赵绍华, 刘志飞
海洋沉积物陆源碎屑粒度分析预处理方法研究
如何有效去除海洋沉积物中的非陆源物质,同时又能完好保存陆源碎屑,是获得陆源碎屑粒度变化信息的先决条件。利用南海MD190航次的深海岩芯沉积物样品,进行了不同预处理条件下的生源物质去除效果和陆源碎屑粒度分析结果的对比研究。结合显微镜和扫描电镜观察,获得了海洋沉积物陆源碎屑粒度分析预处理方法的新认识。结果显示,对于海洋沉积物中的有机质、碳酸盐和生物硅3种生源组分,依次使用浓度为30%的H2O2水浴60 ℃震荡3 h,0.5%的HCl充分反应1 h,2 mol/L的Na2CO3水浴85 ℃震荡5 h,可以有效去除,并能兼顾去除效率以及相对完好地保存陆源碎屑。研究认为,针对不同类型的沉积物样品进行陆源碎屑粒度分析时,应考虑生源碎屑对粒度结果的实际影响,从而选择合适的预处理方案。即在确保陆源碎屑的粒度分析结果更接近真实分布的情况下,沉积物样品的预处理步骤越少越好,并非一定要去除所有的生源成分。如当生物硅含量低于2%时,其对陆源碎屑粒度分析结果的影响很小,可不用去除。另外,超声可导致部分陆源碎屑的破碎,在粒度分析预处理过程中全程不宜使用。
2017 Vol. 32 (7): 769-780 [摘要] ( 33 ) [HTML 1KB] [PDF 6059KB] ( 86 )
新技术
781 刘冠州, 梁信忠
新一代区域气候模式(CWRF)国内应用进展

随着区域气候模拟研究的不断深入,新一代区域气候模式CWRF因为其优异性能开始被广泛应用。从其对WRF物理过程的改良,模拟区域和侧边界条件的构建,个例模拟研究和与RegCM的模拟对比3个方面介绍CWRF模式在我国的发展与应用概况,说明CWRF在区域气候模拟中的准确性和先进性。探究了CWRF模式在国内的两大发展前景: 一是在CWRF模式中引入更为准确的物理过程参数化方案,并可进行有机组合实现优化集成气候预报;二是把CWRF与全球气候模式嵌套,进行短期气候的业务预报和长期气候变化及其影响的预测评估。梳理和归纳CWRF模式在我国的应用现状,展望CWRF模式本土化的发展趋势,为CWRF模式的使用和研究提供有意义的参考。

2017 Vol. 32 (7): 781-787 [摘要] ( 30 ) [HTML 1KB] [PDF 1032KB] ( 90 )
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