欧亚大陆及西太平洋边缘海岩石圈结构

根据欧亚大陆及西太平洋地区天然地震、人工地震及其他地学资料 ,采用多学科多手段进行综合反演 ,建立欧亚大陆及西太平洋边缘海岩石圈模型 ,对欧亚大陆及西太平洋边缘海岩石圈软流圈结构进行研究。探讨欧亚大陆及西太平洋边缘海板块结构及深部动力学问题。

由多卫星测高大地水准面推断西太平洋边缘海构造动力格局

由于卫星观测技术的发展 ,现在已能利用测高大地水准面简捷可靠地研究海底构造与动力问题 .根据GeosatT2 ERM、Topex Poseidon和ERS 1 2测高数据给定的 0°N～ 4 5°N、10 0°E～ 15 0°E范围内 4′× 4′大地水准面 ,采用全球地形 均衡的重力位效应改正 ,计算布格、格莱尼和均衡大地水准面 .由格莱尼大地水准面反演Moho面埋深 ,再从均衡大地水准面起伏推算小尺度地幔流应力场 .结果表明 ,菲律宾海和南海显示了与磁条带、扩张脊对应或斜交的高频成分大地水准面起伏条带 .各边缘海盆的Moho面埋深有往南变浅的趋势 ,与菲律宾海各海盆的Moho面埋深大致相当 ,说明琉球—台湾—菲律宾岛弧两侧的构造动力强度基本相近 .从各种构造特征和大、中、小尺度的地幔流应力场的驱动机制 ,可以证明岛弧内侧的边缘海具有不同于大洋、大陆的独特构造动力格局和特征 .

西太平洋边缘海的冰期碳酸盐旋回

碳酸盐旋回是更新世深海沉积最显著的特征。西太平洋边缘海沉积中碳酸盐含量的时空变化尤为强烈，所含深水化学、表层生产力和汇水盆地风化作用的信息也格外丰富。对鄂霍次克海、日本海、东海、南海和苏禄海等五个边缘海表层沉积中的碳酸盐分布和冰期碳酸盐旋回进行了比较。总的看来，较深水区（水深＞２００ｍ）的ＣａＣＯ３％在高纬海区甚低，而向较低纬海盆增多，显示出碳酸盐百分比与水温和水深的密切关系。西太平洋边缘海至少可区分出四类不同的碳酸盐旋回，即：西北太平洋型，日本海型，大西洋型和太平洋型，每个类型都蕴含着丰富的陆地和海洋环境信号。进一步的分析可以看出，碳酸盐旋回的不同类型取决于各个海盆深层水的来源和性质，而后者又决定于海盆的形态特征。较低纬度海区之所以存在两类不同的碳酸盐旋回，是由于控制碳酸盐相对含量的三项因素（碳酸盐生产力、深海溶解作用和非碳酸盐成分的稀释作用）在溶跃层上下的组合不同。从碳酸盐的保存和溶解指标看来，上述低纬边缘海的深海化学旋回仍属“太平洋型”，只是由于生产力和稀释作用的缘故才在溶跃层以上呈现像“大西洋型”的旋回。

西太平洋边缘海封闭程度定量化的尝试

西太平洋边缘海由于地形特征存在着巨大的差异，它们与开放大洋以及相互之间的联通程度很不相同，用三个比值即：海槛深度与海盆最大深度的比值（Ｓ／Ｂ）、海峡通道宽度与海区面积的比值（Ｐ／Ａ）以及通道截面积与海盆体积的比值（Ｃ／Ｖ）来描述它们的封闭程度。结果表明，日本海在西太平洋边缘海中封闭程度最高，而爪哇海和东海的封闭程度最低，而不同封闭程度的边缘海对冰期旋回的反应有显著的不同。

中国人的海洋时代：太平洋热与边缘海经略

中国人的海洋时代：太平洋热与边缘海经略徐勇无论是２００海里经济区还是３５０海里大陆架，对于中国这样的大国依据国际公法和平发展海洋事业，均过分狭小保守。方兴未艾的太平洋热，促动着越来越多的中国人摆脱数世纪以来被封闭于大陆的狭窄视线，要求经略海洋。这一振...

用瑞利面波研究东亚及西太平洋地壳上地幔三维结构

用分布于欧亚大陆及西太平洋地区106个宽频带数字地震台站约20000多个长周期波形记录,挑选出沿10600条大圆路径传播的瑞利面波,采用频散分析及波形拟合反演方法,对东亚及西太平洋边缘海地区地壳上地幔进行高分辨率三维层析成像。高分辨率速度成像表明,从上地壳到70km深,在东亚东部及西太平洋边缘海地区均为高速分布,西部以青藏高原为中心呈极低速分布。从100km至250km深,在东亚东部及西太平洋边缘海,自北向南显示出一条宽约2500km^4000km,长约8000km的巨型低速异常带。深度为300km^400km的平面图上,速度差异幅度不大,塔里木至扬子地块仍然显示为高速分布。东、西两部份岩石圈与软流圈的结构有着巨大的差异。西部主要是印度板块与欧亚板块碰撞引起的岩石圈汇聚增厚区;东部则主要是由于软流圈上涌(地幔热物质上升)引起的岩石圈拉张减薄区。古新世印度板块与欧亚板块的碰撞,岩石圈板片以低角度下插到青藏高原之下,引起高原隆起和地壳增厚,西部地区成为岩石圈汇聚区。中生代中晚期东亚大陆东缘岩石圈解体,软流圈物质上涌,岩石圈减薄张裂,形成巨型低速带,并演化为东亚裂谷系。现今的西太平洋边缘海、沟弧盆体系,是新生代中晚期太平洋板块、澳大利亚板块与欧亚板块相互作用形成的。

西太平洋过渡带边缘海裂谷型构造的火山作用演化

1 引 言 大多数边缘海海盆的形成皆与裂谷型构造的发展有密切的联系。而后者则通常是群集于大陆与大洋过渡边界之上并与超级俯冲带有关的拉张裂谷带。西太平洋裂谷带在地球的现代全球性构造中占着相当重要的位置。决定其发展的超级俯冲带是一种独立而具体的与深海沟相伴的俯冲带(图1)。与其有关的裂谷型构造可以占据各种不同的位置。它们当中的大多数(南斐济海盆、帕雷塞维拉海盆、马里亚纳海槽、小笠原海槽),其起源都与伴有硅镁层的深海沟的裂开有关;较少(冲绳海槽)与 Karrig(1971)方案中的伴有硅铝层的岛弧有关。这种类型的某些拉张构造形成于不同类型的地壳之上。劳-哈佛尔-陶波裂谷系可以作为实例,它的大部分是位于劳-汤加及科尔维尔-克马德克原始岛弧的硅镁层之上,它的南部形成于北新西兰群岛的大陆壳之上。

东亚及西太平洋地壳上地幔P波三维速度结构

利用ISC报告中 1 70 5 5 0条P波到时资料 (地震数为 1 2 5 0 0 ,台站数为 92 8个 ,且地震和台站都分布在研究区内 ) ,对东亚及西太平洋边缘海 ( 60°E～ 1 5 0°E ,1 0°S～ 60°N)的深至 30 0km的地壳上地幔三维速度结构进行了研究 ,分辨率达 2°× 2°.初步结果表明 :( 1 )在研究区域内东西两部分的岩石圈与上地幔低速带的结构有非常明显的差异 .横向上大体以 1 0 8°E为界 ,纵向上以 90km深度为界 ,东部与西部P波速度结构差异较大 .西部是岩石圈汇聚增厚区 ,东部是岩石圈拉张减薄区 .西部上地幔低速带不发育 ,东部低速带比西部厚 .( 2 )青藏高原地壳岩石圈巨厚 ,上地幔低速带不明显 .印度次大陆岩石圈板片以低角度下插到青藏高原之下 .( 3)日本海和菲律宾海地壳之下有高速体 ,可能是太平洋板块向东俯冲产生的 .

东亚夏季风爆发和北进的年际变化特征及其与热带西太平洋热状态的关系

利用我国测站的降水资料、卫星测得的OLR和高云量资料、SST和 137°E次表层海温资料以及NCEP NCAR再分析资料 ,分析了东亚夏季风的爆发和北进的年际变化特征及其与热带西太平洋热状态的关系。分析结果表明 :当春季热带西太平洋处于暖状态 ,菲律宾周围对流活动强 ,在这种情况下 ,南海上空对流层下层有气旋性距平环流 ,西太平洋副热带高压偏东 ,从而使得南海夏季风爆发早 ;并且 ,当夏季热带西太平洋也处于暖状态 ,菲律宾周围对流活动也很强 ,在这种情况下 ,西太平洋副热带高压北进时 ,在 6月中旬和 7月初存在明显的突跳 ,从而使得东亚季风雨带在 6月中旬明显由华南北跳到江淮流域 ,并于 7月初由江淮流域北跳到黄河流域、华北和东北地区。这将引起江淮流域和长江中、下游夏季风降水偏少 ,并往往发生干旱 ,而黄河流域、华北和东北地区的夏季降水正常或偏多。相反 ,当春季热带西太平洋处于冷状态 ,菲律宾周围对流活动弱 ,在这种情况下 ,南海上空对流层下层有反气旋性距平环流 ,西太平洋副热带高压偏西 ,从而使得南海夏季风爆发晚 ;并且 ,当夏季热带西太平洋也处于冷状态 ,菲律宾周围对流活动也很弱 ,在这种情况下 ,西太平洋副热带高压北进时 ,在 6月中旬或 7月初向北突跳并不明显 ,而是以渐进式向北移动 ,从?

新生代华夏岩石圈减薄与东亚边缘海盆构造演化的年代学与地球化学制约研究

年代学与地球化学制约表明,华南的茂名与三水盆地从92～38Ma期间有近连续的火山喷发,并在(56±2)Ma火山作用源区发生了急剧的转折。这与东亚边缘海盆地最早伸展在时间上和构造方向上是一致的,形成了一系列NE向左旋剪切伸展盆地以及南海南西海盆、苏拉威西海、西菲律宾海等洋盆。35～17Ma期间印支块体沿红河断裂向东南挤出,使东亚沿NE向左旋剪切伸展受阻。因此,这一期间华夏块体上没有出现与拉张有关的玄武质岩浆作用,始新世洋盆NE向扩张也逐渐被终止。关于南海的晚第三纪扩张,年代学与构造证据是与根据磁异常确定的32～17Ma扩张期相矛盾的。17Ma以后,华夏、东海至日本海岩石圈均出现了强的NE向伸展,也使印支块体沿红河断裂从左旋挤出转向右旋走滑。南海在这一期间再次出现扩张,应是一个合理的构造格局。

西太平洋暖池热含量年际变化及其对东亚气候异常的影响

利用1980-2010年共31个冬季的GODAS海洋同化资料，以5～366m次表层海温构造西太平洋暖池区域的热含量，分析了冬季西太平洋暖池次表层热含量的时空特征、持续性以及对其邻近区域的气候异常影响，结果表明：（1）整体一致性分布是冬季西太暖池区次表层热含量年际变化的主导模态，其时间系数的年际振荡较好地代表了暖池区次表层热状况的年际异常。暖池区热含量的变化与ENSO事件联系密切，它能保持超前两季以上的显著自相关，持续性较赤道中东太平洋海温异常更为稳定。佗）冬季暖池区热含量异常对后期春、夏季暖池热状况产生持续影响，相应的暖水体积变化导致暖水的经向输送及垂直交换，对后期春夏两季暖池及邻近区域尤其是菲律宾海的表层海温、海表热通量变化有较大影响。（3）冬季暖池区热含量上升对应春季菲律宾海以东洋面OLR数值下降以及降水偏多，所引起的对流活动加热异常导致热带及副热带西北太平洋位势等压面抬升，进而对西太副高产生影响。之后，此区域相应的海表热通量交换加强，对流层低层形成强大的异常气旋，海气相互作用加强，加上对流加热异常，使得冬季暖池热含量异常与夏季副热带高压变化联系更加紧密。因此冬季暖池区热含量可作为春、夏季西太副高变化和西北太平洋夏季风强度的有效预测因子。

Ni~■o1+2海区冷、暖水期西太平洋副高的特征及其对东亚季风的影晌

摘 要 通过对海温资料和500 hPa位势高度、垂直速度、850hPa的水平风分量资料的分析，探讨ENSO的各不同阶段西太平洋副高和东亚季风的变化特征。结果表明：办道东太平洋海温与两太平洋副高有密切的关系。Nino 1+2区海温有明显的10年际变化，与西太平洋副高的10年际变化非常吻合；前期Nino 1＋2区为冷、暖水期时西太平洋副高的强度和位置有明显差异，前期为暖水期时夏季的太平洋副高较强、范围向西和向南伸展，冷水期反之、西太平洋副高较弱，位置偏东偏北。西太平洋副高的变化进一步影响东业季风和我国的降水。这种影响在Nino 1＋2区海温变化后4～6个月最明显。 因此，前即Nino 1+2区海温的变化可以为东亚季风和我国降水的长期预报提供依据。

夏季东亚季风与西太平洋副高对福建旱涝影响的诊断分析

利用NCEP/NCAR发布的 85 0hPa风场和OLR场以及福建 38个站月降水资料 ,分析了福建夏季旱涝与东亚夏季风及西太平洋副高的关系。结果表明夏季旱涝与夏季风强弱及副高南北位置密切相关。涝 (旱 )年在东亚季风系统中的热带季风环流出现异常加强 (减弱 ) ,副热带季风环流则出现异常减弱 (加强 ) ;涝年副高平均脊线位置偏北于 2 7°N附近 ,旱年则偏南于 2 4°N附近 ;由春入夏 ,再由夏入秋副高南北位置的季节位移 ,涝年先是急速北跳 ,而后又急速南撤 ,旱年却进退平缓。旱涝年东亚中高纬度环流亦表现出不同特征 ,涝(旱 )年一般没有 (有 )出现阻塞形势 ,中纬度纬 (经 )向环流发展 ,副热带锋区北抬 (南压 ) ,研究还进一步揭示了夏季副高位置南北偏离影响夏季各月降水及其分布的不同形式。

东亚西太平洋岩石圈三维结构及其地幔动力学

从地球层块结构的研究思路出发,运用构造解析的理论和方法,对东亚及西太平洋地区人工地震测深和天然地震面波层析成像进行构造解析,发现岩石圈中下部存在形态各异、大小不等的高速块体,结合地质学、地球化学及其他地球物理学标志的综合研究将其称为幔块构造,高速块体或幔块构造是控制东亚西太平洋岩石圈构造格局和岩石圈表层构造变形最基本条件之一。在系统研究该区岩石圈高速块体或幔块构造三维几何结构基础上,建立起东亚西太平洋岩石圈八种三维几何结构型式:克拉通陆根状结构、高原陆根状结构、造山带楔状结构、碎块状结构、香肠状结构、哑铃状结构、藕节状结构和板状结构,以及岩石圈形成与构造演化四种构造类型:克拉通型岩石圈、增厚型岩石圈、减薄型岩石圈和大洋型岩石圈。文章在详细论述岩石圈各结构构造类基本特征的基础上,认为全球最大的青藏高原具有增厚型岩石圈特性,存在大陆根,并且大陆根正在增厚过程中;地震层析成像显示,研究区存在全球最大的东亚大陆巨型裂谷体系,具有减薄型岩石圈特性,新生代晚期东亚大陆巨型裂谷体系被西太平洋沟弧盆体系叠加与改造。根据岩石圈三维结构型式,探讨了岩石圈形成机制与演化模式,东亚大陆边缘岩石圈大规模伸展拆沉减薄作用以及软流圈和地幔物质上涌加热作用与青藏高原岩石圈大规模俯冲碰撞?入增厚作用是东亚大陆及边缘海晚中生代以来地幔动力学最基本的表现型式,从而形成全球最大的青藏高原和全球最大的东亚大陆巨型裂谷体系。

西太平洋副热带高压强度和东亚地表热通量的年代际变化特征及关系

利用NCEP/NCAR的月平均再分析资料以及中国国家气候中心的西太平洋副热带高压(副高)强度资料,分析了西太平洋副高强度、500hPa环流场以及东亚地表感热、潜热通量场的年代际变化特征,发现各个季节的西太平洋副高强度及其环流形势均存在一定的年代际变化,变化发生的时间为1978年前后,20世纪70年代中期以后副高强度有所增强。副高强度在季节间的延续性也发生了一定的年代际变化,1978年以后季节间的延续性增强,全时段的延续性受后一时段的影响较大。东亚地表感热、潜热通量场也存在明显的年代际变化,感热通量的变化关键区在大陆上,主要为青藏高原东、西部,其发生年代际变化要早于西太平洋副高强度变化的时间(20世纪60年代中后期),但它们发生差异变化的时间则接近西太平洋副高强度发生年代际变化的时间,在20世纪60年代中后期以前,高原感热通量体现为稳定的西高东低,而20世纪70年代中期以后则转为稳定的东高西低,其中,近10年时间为调整过渡期,因此,它们各自的年代际变化所造成的影响会有所滞后。潜热通量的变化关键区则位于海洋上,主要是西太平洋地区,1978年以前春季地表潜热通量距平为南正北负,之后转为南负北正,而夏季潜热通量距平则普遍由正转负,春夏季潜热通量的年代际变化与同期西太平洋副高强度的年代际变化有着较好的对应关系。地表热通量与西太平洋副高强度之间的关系不受各自年代际变化的影响。

东亚夏季风雨带和西太平洋副高季节变化的耦合特征

利用NCEP/NCAR数据集中1950～1999年4～9月500 hPa位势高度和逐日降水率(PRATE)资料,通过奇异值分解,主要探讨了东亚夏季风雨带与西太平洋副高季节移动的耦合关系。分析发现,模态方差的大小只反映模态对整个分析时段和整个分析区域贡献的大小,但对某些时段、某些区域来说,方差较小模态的贡献很大;因而仅以模态方差贡献的大小来判定模态的重要性是不完全的,只有多个模态的配合才能比较全面地揭示两个场的耦合特征。结果表明:东亚夏季风雨带在不同地区的跳跃对应着西太平洋副高的三次突变,不同模态对三次突变有不同的贡献。

东亚地区凝结加热的中期变动与西太平洋副高准双周振荡的关系

本文用ECMEF/WMO的2.5°×2.5°网格点资料对1980—1983年夏季月份的12次西太平洋副高中期进退过程进行了合成。用此合成场计算不东亚地区的凝结加热率,讨论了凝结加热的分布及其中期变动规律,以及其与西太平洋副高进退的关系。分析表明,由于热带西南季风气流涌入我国大陆引起的大陆东部地区凝结加热的变动是西太平洋副高进退的最直接动力,它是这一地区的加热场与东亚季风环流系统内部各成员之间的相互反馈过程中相互影响、相互制约的必然结果。

与印度洋偶极子模态有关的西太平洋海温异常型及其对东亚冬季气候的影响

利用NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)海温、GPCP(Global Precipitation Climatology Project)降水和ERA-20C(ECMWF's first atmospheric reanalysis of the 20th century)再分析大气环流资料,结合大气环流模式ECHAM5敏感性试验,研究了与秋季印度洋海温偶极子模态(IOD)相联系的冬季热带西太平洋海温异常型及其对东亚冬季气候的影响。发现在秋季发生IOD背景下,冬季西太平洋存在两类海温异常的变化型:一类是西太平洋区域一致偏暖/冷的模态,另一类是区域西冷东暖/西暖东冷的模态。尽管西太平洋海温一致偏暖和西冷东暖这两类海温变化型均有利于华南冬季少降水,但影响的范围有所不同。一致偏暖型引起的少降水范围较大,从华南扩展到长江中下游地区。西冷东暖型引起少降水范围主要限于华南,而在长江中下游到华北则降水偏多。相应地,在大气环流上,尽管两类海温异常型均有利于在西北太平洋菲律宾海附近出现气旋式环流异常,但气旋的强度和中心位置有差异。一致偏暖型引起的气旋偏强,中心位置偏西,其后部异常东北风控制的范围更大,导致少降水范围更大,而西冷东暖型引起的气旋偏弱,中心位置偏东,其后部异常东北风控制的范围小,导致少降水区域主要在华南沿海。本文结果对认识IOD调制随后冬季东亚降水异常的机理有重要意义。

东亚地区加热场对西太平洋副高东西进退影响的数值试验

用混合坐标系五层原始方程模式模拟了热带辐合带异常加热及江淮流域季风雨带异常加热激发的异常环流特征,进而分析了两个加热带对西太平洋副热带高压东西进退的影响。试验表明,两个加热带独立存在或共同作用都有利于引导西太平洋副热带高压西进,而上述两个地区异常冷却则促使西太平洋副热带高压退出东亚大陆。

“丝绸之路”型与东亚—太平洋型遥相关的低频特征及其对江淮流域夏季降水的影响

江淮流域夏季洪涝灾害主要归因于大气环流异常的稳定维持。不同大气遥相关的低频振荡及其协同变化对江淮流域夏季降水的影响机理是大气科学领域热点问题之一。利用ERA5逐日再分析资料和中国气象局提供的逐日站点降水资料,揭示了“丝绸之路”(SR)型和东亚—太平洋(EAP)型遥相关的低频特征及其对江淮流域夏季降水的影响机理。结果表明:SR型和EAP型遥相关的10~30 d低频周期与江淮流域夏季降水关系密切,SR型和EAP型遥相关各低频系统都经历了正负位相转换并逐渐达到峰值(谷值)。其主要表现为:①10~30 d低频200 hPa等压面经向风沿西风急流呈偏北风与偏南风的交替分布,当SR型达到负位相峰值时,江淮流域为偏北风控制,中纬度低频气旋加强,加速西风急流;②10~30 d低频西太平洋副热带高压西伸东退、南亚高压东移西撤,二者相向而行,在峰值位相重叠于对江淮流域降水有利的位置;③由东亚沿岸向西北移动的向外长波辐射异常波列亦表现出显著的10~30 d低频振荡特征,处于峰值位相时,向外长波辐射在江淮流域为负异常,有利于江淮流域降水;④10~30 d低频低层正涡度、高层负涡度的配置有利于低层辐合、高层辐散,导致上升运动增强,进而触发江淮流域低频降水。