云南大学大湄公河次区域气候变化研究省创新团队

云南大学大湄公河次区域气候变化研究省创新团队在云南省高层次人才培养支持计划“云岭学者”“气象学”云南省重点学科带头人、云南省先进工作者曹杰教授带领下,依托西南地区唯一“大气科学”博士学位授权点和“气象学”省级重点学科,以大湄公河次区域为核心研究区,在全球气候变化及热带季风、大气臭氧与大湄公河次区域气候变化。

云南区域夏季风雨季爆发前后大气热源和云量特征

本研究应用2001~2020年欧洲中期天气预报中心第五代再分析资料(ERA5)的气象场及卫星反演的降水和云量资料,研究了云南区域夏季风雨季爆发前后大气热源和云量的气候特征。研究结果表明:(1)云南区域的大气热源和云量会受夏季风环流的强烈影响,有着明显的逐月变化。6月受来自孟加拉湾东部的西南气流水汽输送影响,云南季风雨季爆发,大气总热源(特别是降水凝结释放的潜热)和云量较4~5月明显增强,而地表感热和大气辐射冷却作用减小。(2)基于Wang and LinHo(2002)方法计算的2001~2020年期间云南夏季风雨季的平均爆发时间约为第31候,区域大气总热源(潜热)和云量均与降水呈现出高度的时间相关性,而且云南区域大气热源和云量随夏季风雨季的时间变化呈现出与相邻的南亚热带季风区相似的单峰年变化特征。(3)云南夏季风雨季爆发时间存在明显的年际变化,雨季爆发偏早(晚)年的合成结果表明:在偏早年雨季爆发时,来自孟加拉湾东南部的低层西南气流可直达云南区域,该区域上空为辐散气流,有利于区域上升运动,云南区域大气总热源(潜热)和云量明显强于偏晚年;偏晚年同时段的孟加拉湾南支槽偏弱,西太平洋副高位置明显偏西,不利于云南区域上升运动和降水。在雨季盛期,偏早和偏晚年的区域降水率接近,偏晚年的区域大气总热源(潜热)和高云量值略高于偏早年。

云南景谷民乐地区铜矿勘查获得新突破

云南省景谷县位于昌都-兰坪-思茅地块思茅(海陆交互相)拗陷盆地,属于云县-景洪(火山弧)铜多金属成矿带,是三江(造山带)成矿省的重要组成部分(图1)^([1-2])。尽管该区成矿地质背景优越,具有形成大型-超大型铜多金属矿床的地质条件,但是十年前找矿进展缓慢。近年来(2013年以来),云南省有色地质局地质地球物理化学勘查院、普洱景谷民乐矿业有限公司、景谷矿业资源有限公司和云南大学联合,通过产学研协同攻关,在充分总结以往地质勘查与科研工作成果的基础上,实施本区“云南省景谷县曾家村铜矿勘探”^([3]).

2021/2022年云南冬季异常气候特征及成因分析

基于云南省124个站点逐月气温和降水资料以及美国国家环境预报中心和国家大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析资料,运用数理统计方法,分析了2021/2022年冬季云南气候异常的成因,得到(1)2021/2022年冬季,中低纬度地区维持北非槽、阿拉伯半岛脊、孟加拉湾槽的波列,有利于阿拉伯海、孟加拉湾、西太平洋和南海的水汽向云南境内输送,造成云南整个冬季降水偏多。(2)前(后)冬中高纬度的环流变化是造成冬季气温前暖后冷的直接原因。从前冬到后冬中高纬度欧洲大陆槽明显减弱北抬,西西伯利亚附近的脊增强,易形成阻塞高压;地面西伯利亚高压增强,东亚冬季风也明显增强。相应地冷空气从少而弱到频发并偏强,气温从明显偏高到显著偏低。(3)2021年12月到2022年2月东亚副热带急流从偏弱逐渐变为偏强,而极锋急流从偏强逐渐变为偏弱,导致冬季风逐渐增强,影响南下冷空气,致使云南冬季气温发生了前暖后冷的季节内异常变化。(4)云南上空整个冬季皆存在异常水汽辐合,水汽辐合抬升有利于降水生成。两个主要水汽输送通道一个是从阿拉伯海经孟加拉湾进入云南;另一个是从西太平洋海域经南海、中南半岛和孟加拉湾进入云南。

滇西石缸河—志本山早奥陶世富钨锡花岗岩成因:岩石地球化学和U-Pb-Hf同位素约束

滇西石缸河—志本山大型W-Sn矿床地处怒江断裂带和澜沧江板块结合带之间的保山陆块北段漕涧复式花岗岩体西部,是滇西W-Sn成矿带的重要组成部分。石缸河—志本山W-Sn矿床矿体分布于花岗岩内部或外接触带。矿区中-粗粒花岗岩具有富硅(w(SiO_(2))=75.18%~77.59%)、富碱(w(Na_(2)O+K_(2)O)=7.22%~8.46%)和过铝质(IA/CNK=1.06~1.16)特点,同时富集大离子亲石元素,相对亏损高场强元素,与S型花岗岩地球化学特征相似。2件花岗岩样品的锆石U-Pb定年结果分别为(475.6±3.7)Ma和(473.8±4.2)Ma,表明其侵位于早奥陶世。锆石Lu-Hf同位素特征指示,该花岗岩可能为中元古代变质基底部分熔融形成,其源区主要为壳源。花岗岩中W等成矿元素明显富集,表明其为富W-Sn花岗岩,可能为石缸河—志本山W-Sn矿床富集提供了成矿物质。

太平洋地区地球主磁场长期变化特征的研究

研究太平洋地区主磁场的长期变化特征,对揭示该地区的“偶极子窗”的时间演变和长期变化规律有重要意义.作者使用最新的国际地磁参考场IGRF13模型资料,分析1900—2020年期间太平洋地区主磁场的长期变化特征.结果表明1900—2020年太平洋地区主磁场的空间展布符合“太平洋偶极子窗”的分布特征.该地区主磁场的长期变化在赤道以北为缓慢变化,以南则是较快变化.偶极子场成分变化缓慢,非偶极子场成分变化较快.非偶极子场的长期变化以西向漂移为主,但各分量的西漂速率有显著的差异.垂直分量(Z)和北向分量(X)的西漂速率分别为0.23°/a和0.21°/a,均接近于0.2°/a的全球非偶极子西漂速率;东向分量(Y)的西漂速率为0.17°/a,低于全球非偶极子西漂速率.Y分量的长期变化在34°N附近发生扭曲并且在北太平洋表现为缓慢东漂,这一长期变化特征可能与太平洋北部的30°N和45°N之间在核幔边界处存在的古板块的俯冲过程有关.

贵州兴义赵家沟钴矿床(点)Co超常富集新发现

钴(Co)在国防军工、航空航天、高新技术等领域发挥不可替代性作用,是全球战略性关键矿产资源,也是我国紧缺性关键矿产资源^([1-9])。钴的地壳丰度仅为25×10^(-6),远低于其下地幔(200×10^(-6))和地核(420×10^(-6))丰度^([10]),在自然界中几乎没有独立产出的钴矿床。目前,全球陆地剩余探明钴资源储量近700万吨,我国仅占1.1%,对外依存度长期居高不下,国家资源安全保障受到严重威胁。

Noah-MP陆面模式对干旱区不同下垫面水热通量模拟评估

基于干旱区张掖国家气候观象台2021年1月-2022年6月和大满灌区绿洲农田站2020年1-12月的观测数据,评估Noah-MP模式对干旱区荒漠和农田两种下垫面的水热通量的模拟性能。结果表明:Noah-MP模式模拟的干旱区荒漠下垫面辐射与观测值的相关系数均>0.98,泰勒评分>0.93。感热的泰勒评分(0.809)>潜热的泰勒评分(0.504),对辐射及湍流通量的变化特征、峰谷值与观测值总体一致,模拟效果较好。模拟的5 cm土壤湿度对降水过程有明显的响应,表现出明显的冷暖季差异,但其模拟性能仍有待改进。Noah-MP模式模拟的干旱区农田下垫面辐射通量及各层土壤温度的相关系数均>0.98,泰勒评分>0.58,模拟效果较理想。但模拟的潜热通量及各层土壤湿度较观测值偏低,尤其在生长季模拟性能不理想。Noah-MP模式对干旱区荒漠下垫面水热通量的模拟性能优于农田下垫面,优化和发展模式水文过程的参数化方案,在模式中考虑人为作用,是提高干旱区陆面过程模式模拟能力的重要方向。

康滇裂谷南段新元古代火山岩Sc富集的发现

钪(Sc)的地壳丰度为21.9×10^(-6)^([1]),是地壳中广泛分布的稀散元素,主要以伴生状态产于其它矿床中,很少形成独立矿床。因其特殊的自然、经济和社会属性,Sc被多个国家或组织列入关键矿产目录。目前,已知钪矿床主要分布在俄罗斯、中国、美国、澳大利亚、菲律宾、印度尼西亚、塔吉克斯坦、马达加斯加和挪威等国家。这些地方钪矿床中Sc元素主要以类质同象形式赋存于辉石?角闪石?黑钨矿、黑云母、铝土矿、褐帘石、磷灰石、烧绿石、锡石、锆石、斜锆石、锆铁矿、钛铁矿、钛磁铁矿、钒钛磁铁矿和锐钛矿等矿物中,少量以钪钇石、磷钪石、水磷钪石、钠钪辉石、硅钙矿石、铍硅钪矿和钛硅酸稀金矿等钪独立矿物存在,部分以离子吸附态赋存于针铁矿和伊利石等黏土矿物中。

WRF模式多参数化方案对东南亚低纬高原陆气耦合强度的模拟评估

东南亚低纬高原是全球陆气耦合的热点地区之一,其陆气相互作用对气候、水文和环境均具有重要的影响。本研究采用均匀抽样方法,结合WRF模式中多参数化方案,开展了48组数值模拟试验,通过优选参数化方案组合,对该地区陆气耦合强度及其相关变量进行了模拟评估。研究表明:(1)从48组模拟试验集合中可发现,对于近地面或地表的气温、比湿、向下长波、向上长波和土壤温度,集合模拟能力较好;对于近地面或地表的风速、降水、感热通量、潜热通量、向下短波和向上短波,集合模拟可较好反映各变量的变化特征;但是对于地表的土壤湿度,集合模拟能力较差。对于近地面或地表的风速、降水、潜热通量、向下短波、向上短波、土壤温度和土壤湿度,不同组合间模拟差异较小;但是对于地表的感热通量,不同组合间模拟差异较大。(2)根据等权重平均Taylor评分获得的最优参数化方案组合可以提升对于近地面或地表的气温、比湿、向下短波、向上短波、向下长波、向上长波和土壤温度的模拟能力,但对于近地面或地表的风速、降水、感热通量、潜热通量和表层土壤湿度提升效果不明显。(3)最优参数化方案组合可以合理地反映陆气耦合的空间特征和时间变化,但模拟的耦合强度较参考值偏弱,主要与潜热通量和向下短波辐射模拟能力较差有关。

城市滨水公园活力时空特征及影响因素研究——以昆明市为例

滨水公园是城市蓝色空间的重要组成部分,其活力的提升对宜居性城市建设具有重要意义。以昆明市24个典型的滨水公园为例,利用手机信令数据分析其不同时段的活力时空特征及影响因素。在已有的研究基础上提出活力峰度和偏度,分析不同时段滨水公园活力的时空分布特征;从服务、交通、景观三个维度利用地理探测器分析滨水公园的活力驱动因子及其交互作用。结果表明:(1)昆明市滨水公园活力时间分布呈现出“早晚低谷,午后高峰”的特征,活力高峰都出现在下午,但工作日的活力高峰较休息日向后推迟;工作日滨水公园活力集聚明显,高峰突出;休息日则高峰分散,活力较为均衡;在空间上活力值围绕滇池呈现“北高南低,东部聚集”的特征。(2)在活力影响因素方面,滨水公园1000m内各类设施的功能混合度是影响不同时段活力的共性因素,此外,工作日500m的交通路网密度以及公交站点数量的影响较为显著,而在休息日与CBD的距离以及水域面积的影响较为显著;滨水公园活力的受到多维度因子共同作用的影响,景观维度的影响因子与其他维度的影响因子交互作用最显著。基于此为进一步提升昆明市滨水公园活力从功能完善、空间协调、设施配置、景观提升角度提出了优化建议。

四川拉拉铜矿区ASTER和GF-5号卫星数据蚀变矿物弱信息提取

四川拉拉铜矿是康滇铜矿带上的大型铜矿床之一,近年来找矿取得重要突破。为进一步扩大该矿区找矿空间,本研究采用ASTER多光谱和GF-5高光谱遥感数据,引入主成分分析法和光谱角制图法,精细化提取拉拉铜矿区碳酸盐矿物、铁氧化物/氢氧化物、钠长石、黑云母、绿泥石、角闪石、白云母和石英等蚀变矿物弱信息。结果表明,部分蚀变信息与拉拉、红泥坡、老羊汗滩、石龙等已知铜矿床(点)的吻合度较高。未知蚀变信息野外实地查证,有蚀变和/或矿化显示,是较好的找矿标志。研究结论表明,可重点对研究区中北部(红泥坡-上良村等地)和南部(海林村等地)蚀变矿物弱信息分布密集区开展下一步找矿勘查工作。可见,蚀变矿物遥感弱信息提取可为拉拉矿区勘查部署提供找矿线索,值得予以关注。

中国地区地磁急变特征对地磁场长期加速度的响应

研究中国地区地磁急变(jerks)和地磁长期加速度(secular acceleration, SA)的响应关系,有助于深入了解地磁急变区域特征,并为地磁急变的地核动力学起源研究提供有用信息.本文利用中国地磁台站观测数据和CHAOS-7磁场模型,研究了自2000年以来中国地区地磁急变和地磁长期加速度的时空响应关系.结果表明,地磁长期加速度在东半球和西半球有不同的变化特征.西半球加速度斑块主要出现在赤道附近,并呈现明显的西向漂移特征;而东半球加速度斑块则在南北和东西方向上来回运动.地磁急变与长期加速度斑块的强度和位置密切相关,地磁急变通常发生在地磁长期加速度强度(secular acceleration intensity, SAI)的极小值时期.自2000年以来,全球长期加速度强度大约在2006年、2009年、2012.5年和2016年达到极大值,而在2003年、2007年、2011年和2014年附近达到极小值.中国地区在2003年和2014年出现地磁急变,这两个年份既是东半球长期加速度强度的极小值时期,也是长期加速度正负斑块反极性的过渡时期.然而,在2007年和2011年,中国地区没有发生地磁急变现象,主要原因可能是这两个年份附近中国地区长期加速度正负斑块没有发生反极性变化,同时东半球长期加速度脉冲斑块主要分布在南半球,远离中国地区.这些脉冲斑块对中国地区地磁长期变化的影响主要表现为引起长期变化的小幅波动.

中国西南地区地表感热和潜热通量时空变化特征

基于1979—2017年ERA再分析资料地表潜热和感热通量数据,采用经验正交函数(EOF)和功率谱方法对中国西南地区地表感热和潜热通量时空变化特征进行分析。结果表明:(1)中国西南地区,春季感热通量比夏季大;而潜热通量则是夏季大、春季小。春夏季感热通量在2000年以后有明显减弱;而春夏季的潜热通量从2000年以后显著增强。(2)春季感热通量主要存在3种模态空间型,表现为东西反向、全区一致和“-+”偶极子分布;夏季感热通量主要存在2种模态空间型,表现为空间分布一致型。相应的时间系数表征了夏季感热通量显著的年代际变化特征。春季潜热通量存在3种模态空间型,主要表现为全区一致、东西反向和由中心向外递减分布;夏季潜热通量主要存在2种模态空间型,主要表现为全区一致型和由西北向东南呈梯形逐步增强的趋势。相应的时间系数表征了潜热通量显著的年际和年代际变化特征。(3)春夏季感热通量主要有3 a左右的年际变化和10 a以上的年代际变化特征,且年代际变化信号强于年际变化信号。春夏季潜热通量主要存在10 a以上的年代际变化特征。

Noah-MP陆面过程模式对西双版纳热带雨林下垫面碳水热通量的模拟评估

陆地植被生态系统是气候系统的重要组成部分,准确模拟植被与大气间碳水热通量交换对提高气候预测具有重要意义。本研究使用西双版纳热带雨林站近地层综合观测资料,评估了Noah-MP模式中72组不同参数化方案组合对碳水热通量的模拟能力。在此基础上,利用Tukey’s检验方法,对比分析了4个物理过程的不同参数化方案对模拟碳水热通量的影响。结果表明:Noah-MP模式能较好的模拟西双版纳站碳水热通量,参数化方案选择对干季碳水热以及湿季热通量模拟影响较大;不同的近地层湍流交换方案和土壤湿度限制气孔阻抗方案对模拟结果的影响最为显著。

紫外/臭氧协同处理废水技术及应用

新型污染物是废水处理中的难点,常规的生物处理法很难对这类污染物进行高效处理。研究人员发现通过紫外/臭氧协同处理工艺可以使这类污染物有效降解,随着紫外/臭氧工艺应用范围扩大,该工艺已经发展出多种形式。紫外/臭氧系统还能与催化剂或其他生化处理工艺协同使用让难降解污染物降解速率得到提升。紫外/臭氧系统除了可以协同处理难降解有机物,还具有杀毒灭菌等功能。但是紫外/臭氧协同处理工艺仍有一定的不足与可改进之处。

金星的地幔对流、岩石圈演化和表面更新

金星在大小、轨道半径等方面与地球非常接近,但现今的观测显示金星在大气、表面温度、重力与地形特征等方面与地球非常不同.对固体金星而言,最显著特征是有火山活动但没有活动的板块构造运动、表面平均大约500±200 Ma的年龄显示金星发生过全球性表面快速更新、重力与地形强相关.本文在简要介绍已有工作的基础上,主要介绍我们基于这些观测特征开展的金星动力学研究,包括现今地幔的对流模式、相变对表面更新的影响、地壳厚度、岩石圈演化与表面更新等研究工作和取得的初步认识.

川滇地区重力异常分布特征的研究

川滇地区位于青藏高原东南缘,是印度板块与欧亚大陆南北向碰撞挤压的前沿地带和深部物质逃逸地带.研究川滇地区的重力异常特征,对揭示青藏高原的动力学过程有重要意义.文章利用最新高精度的全球重力场模型World Gravity Map 2012(WGM2012)分析川滇地区的自由空气重力异常、布格重力异常和均衡重力异常的空间展布特征;利用小波多尺度分析方法对布格重力异常和均衡重力异常进行分解,分析重力异常的逼近和细节特征,探讨重力场与壳内构造活动的关系.结果表明:龙门山断裂带东西两侧的四川盆地与松潘—甘孜块体之间的重力异常特征证实了青藏高原存在物质东流;滇中次级块体的重力异常分布揭示了青藏高原地壳流遇到四川盆地,一边沿龙门山断裂带向东北流,一边沿小江断裂带、红河断裂带以及澜沧江断裂向南流出.

青藏高原东北缘及其邻区重力异常小波多尺度特征分析

青藏高原东北缘是青藏高原北东向扩展的前缘部位,研究青藏高原东北缘的重力异常展布特征,对揭示青藏高原的动力学过程有重要意义.基于WGM2012全球重力场模型,利用小波多尺度分析方法对青藏高原东北缘的布格重力异常进行分解,得到了不同深度、不同阶数的布格重力异常分布特征.结果显示:随着分解阶数的增加,对应的等效源深度也增加、低频信息越突出.研究区的布格重力异常异存在明显的东西分区现象,呈现出西部低‒东部高的现象,印证了青藏高原地壳物质的流动与其周边刚性块体的阻挡作用;羌塘地块在4阶细节场中表现为正异常的特征,反映了印度板块俯冲、摩擦作用引起下地壳温度升高使物质熔融上涌至中地壳的动力学过程;阿拉善地块的重力异常在各阶细节场的分布特征与鄂尔多斯块体类似,反映阿拉善地块是从华北古陆上分离出的.结合各阶重力异常分布,分析研究区主要断裂所在的深度位置,其中鄂尔多斯断裂西缘、甘肃断裂带及龙门山断裂是表层断裂带;阿尔金断裂、南祁连缝合带、昆仑山缝合带及海源断裂带穿过上地壳到达地表;巴丹吉林断裂主要存在于上地壳,北祁连缝合带由中地壳延伸到地表.

南亚季风环流与臭氧时空分布变化关系的特征分析

利用2005年1月至2017年12月搭载在美国环境监测Aura卫星上的臭氧监测仪(Ozone Monitoring Instrument,OMI)数据和NCEP气象资料,在夏季风环流指数定义方法的基础上,重新定义了南亚区域冬季风环流指数,并分别计算了南亚夏季风和冬季风环流指数.结合冬夏两季环流的强弱变化采用相关分析、合成分析和奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)等方法,探讨了环流异常形势下臭氧的时空变化特征.结果表明:(1)南亚夏季纬向环流与经向环流的强度变化存在一致性,冬季经向环流与纬向环流的强度变化差异较大.(2)南亚臭氧柱总量的季节变化明显,且近13年来臭氧柱总量整体呈上升趋势.(3)夏季(冬季)风环流指数与对流层中低(中高)层和平流层中低层臭氧的相关性显著,但夏季平流层和对流层的相关趋势相反.(4)夏季风环流增强对应青藏高原-伊朗高原上空及南侧区域的上升运动增强,对臭氧的输送作用是造成对流层臭氧分布呈现差异的原因.(5)冬季风环流强弱期的垂直上升和下沉运动中心的移动,以及南北向、东西向气流交汇区的差异是造成臭氧分布不同的原因.