东北太平洋Explorer Ridge热液羽状流位温浊度异常和物质能量通量估算

深海热液流体与周围海水之间存在明显的物理和化学差异,通过检测海水的位温浊度异常是探测深海热液活动的重要手段之一。本文采用"海底火山带项目(Submarine Ring of Fire 2002)"拖曳式温盐深测量仪数据资料,研究了东北太平洋Explorer Ridge热液场的水文特征及物质能量通量的释放。结果表明Explorer Ridge热液场热液羽状流中性浮力层所在深度范围约为1 600~1 900m,距离海底的高度约为200m,最大位温、盐度和浊度异常分别为0.04℃、0.004和0.18NTU;中性浮力层热液羽状流帽呈椭圆结构,其长轴与洋中脊线重合,羽状流帽总面积约为27km^2;热液羽状流在中性层范围内存在明显的分层现象,通过经验公式计算得到Explorer Ridge热液场观测范围内热液喷口的总的浮力通量为6.19×10^(-2)m^4/s^3,平均值为2.063×10^(-2)m^4/s^3;总的体积通量为9.884×10^(-2)m^3/s,平均值为3.295×10^(-2)m^3/s;总的热通量为194.9MW,平均值为64.967MW。

春季青藏高原感热异常对副热带东北太平洋低云的影响

【目的】探究春季青藏高原感热异常对同期副热带东北太平洋(Subtropical Northeastern Pacific,SNEP)低云量的影响。【方法】基于卫星观测和再分析资料,采用回归分析、相关分析、合成分析以及模式模拟等方法,分析青藏高原感热与SNEP低云量的关系。【结果与结论】(1)青藏高原感热和SNEP低云量奇异值分解的第一模态方差贡献率为33.76%,时间序列相关系数达0.84。(2)春季青藏高原地表感热异常增加时,大气环流异常自青藏高原到SNEP呈现“+-+-+”的准正压波列状结构。SNEP异常反气旋环流会加强北太平洋副热带高压强度,使其向东北移动。同时,异常正压反气旋环流加强下沉运动,大气低层逆温层强度加强,低云高度降低。(3)反气旋环流东南侧的东北风异常加速背景风速,导致海表感热增加,海气界面稳定度减弱,湍流混合运动加强,因此有利于海面向云层输送水汽,促使低云量增加。(4)青藏高原感热异常强年的响应显著大于弱年,体现不对称性。本研究探究青藏高原与SNEP低云变异的物理联系,可为SNEP低云的预测提供参考。

维多利亚模态与东北太平洋海洋热浪的联系

近年来东北太平洋海洋热浪频发,为研究维多利亚模态(VM)对海洋热浪的影响,利用HadISST及OISST海温资料,采用相关分析等方法对东北太平洋海洋热浪与VM之间的联系进行分析和讨论。结果表明,VM与北太平洋东部尤其是东北太平洋的海洋热浪相关非常显著。东北太平洋海洋热浪的不同指数都与VM指数(VMI)关系密切,位相变动及强度变化都较一致,其中发生频次与VMI的相关系数可达0.70。东北太平洋强海洋热浪时期,都伴随强的正VM事件,而且部分时期北太平洋海盆海温呈现类似于VM的空间模态。VM与东北太平洋海洋热浪的密切关系将有助于对东北太平洋海洋热浪进行更深入的研究。

北太平洋涛动区500 hPa高度场季节变化特征及其对中国东北区降水的影响

利用国家气候中心 1 960～ 2 0 0 0年 5 0 0hPa高度场 1 0°× 5°经纬度月平均资料 ,采用EOF、SVD方法 ,分析了北太平洋涛动区 ( 2 5°～ 70°N ,1 40°E～ 1 5 0°W ) 5 0 0hPa高度场季节变化特征和中国东北区 80个测站降水场相关。结果表明 :( 1 )北太平洋涛动区 5 0 0hPa高度场冬季EOF第 1载荷向量场呈由北向南的“ - ,+”波列分布 ,这种北南分布相反型 ,占总体方差贡献的 40 % ,可以表现为北低南高 ,类似地面气压场涛动 (NPO)的正位相阶段 ,反映了40年北太平洋中高纬度上空以东亚大槽为定常波的大气环流基本模态 ,亦是NPO呈正位相阶段的主要成因 ,反之 ,类似地面气压场涛动 (NPO)的负位相阶段 ,第 2载荷向量场呈整体“ +”值分布 ,占方差贡献 2 8% ,该模态则表现为东亚大槽被长波脊替代的与气候基本模态呈相反分布的异常环流型 ;夏季第 1载荷向量场基本模态则为全区的正值分布 ,占总体方差贡献的 30 % ,第 3载荷向量呈北“ +”南“ -”的分布 ,占方差贡献的 1 3% ,表明夏季 5 0 0hPa高度场NPO不是主要模态 ;春秋两季均呈现出较为明显的NPO模态 ;( 2 )北太平洋涛动区 5 0 0hPa高度冬季平均场与东北区夏季降水场呈由北向南的“ + ,-”相关波列 ,存在显著的相关性 (α >0 .0 1 ) ,第

西太平洋俯冲板块对中国东北构造演化的影响及其动力学意义

中国东北地区在古生代期间以众多微陆块的拼合以及古亚洲洋的闭合为特征,其后又经历了中-新生代太平洋构造域及中生代蒙古—鄂霍茨克构造域的叠加与改造,以致东北地区的构造行迹显得极为复杂,而大兴安岭重力梯级带及其西部地区构造演化是否与西太平洋俯冲有关仍然存在争议.本研究利用分布于中国东北、华北地区以及韩国、日本等部分台网所接收的近震与远震走时数据获得了中国东北地区壳幔精细的三维P波速度结构.成像结果显示,太平洋板块持续西向俯冲,俯冲板片的前缘停滞在大兴安岭—太行山重力梯度带以东区域的地幔转换带之中;长白山火山区上地幔存在着显著的低速异常体,推测西太平洋板块的深俯冲脱水导致了上地幔底部岩石的熔点降低,从而形成了大范围的部分熔融物质上涌.通过分析上地幔的速度结构,我们认为由于太平洋板块的大规模西向深俯冲,在大地幔楔中发生板片脱水、低速热物质上涌等复杂的地球动力学过程;俯冲板片前缘带动上地幔中不均匀分布的地幔流强烈作用于上部的岩石圈,这对东北地区深部壳幔结构乃至大兴安岭重力梯级带的形成、演化有着重要的影响.

东亚-太平洋遥相关型波列对夏季东北亚阻塞高压年际变化的影响

利用１９８０～１９８８年９年的观测资料，分析了夏季东北亚阻塞高压的年际变化及其与江淮地区夏季降水之间的关系，指出夏季东北亚阻塞高压具有十分明显的年际变化，同时它与江淮地区夏季降水之间存在着较密切的关系：当夏季东北亚阻塞高压频发时，江淮地区降水偏多；而当夏季东北亚阻塞高压维持日数少时，江淮地区降水偏少。为考察产生上述结果的原因，我们分析了全球海温异常，并利用合成的热带西太平洋海温异常模拟研究了热带西太平洋海温异常对东北亚阻塞高压形成和维持的影响。最后指出热带西太平洋海温异常引起的东亚－太平洋型遥相关波列是产生夏季东北亚阻塞高压的年际变化及其与江淮地区夏季降水之间关系的一个重要原因。

前期西太平洋暖池热含量异常对中国东北地区夏季降水的影响

利用日本气象厅历史海温资料、NCEP/NCAR再分析资料、哈得来环流中心海表温度资料和降水资料,研究了1951—2010年中国东北地区夏季降水与前期西太平洋暖池(简称暖池)热含量异常的关系,并对可能影响途径进行了探讨。结果表明,中国东北地区夏季降水与前期暖池热含量有密切的负相关,前期10—11月暖池关键区(15.5°—20.5°N,125.5°—135.5°E)0—200 m热含量高(低)是预报中国东北地区夏季旱(涝)的一个很好的指标。前期暖池热含量异常激发的夏季东亚-太平洋型遥相关(EAP)和中纬度高层沿亚洲西风急流东传波列的存在,可能是影响中国东北地区夏季降水的主要原因。当前期10-11月暖池区热含量为负异常时,菲律宾反气旋异常持续存在,夏季东亚-太平洋遥相关型出现,导致西太平洋副热带高压西伸加强,中国东北地区局地异常低气压和鄂霍次克海阻塞高压形成。同时,高空存在沿西风急流传播的遥相关波列,使得中国东北地区局地异常低气压和西太平洋副热带高压在日本附近增强,有利于中国东北地区夏季降水偏多;反之亦然。

副热带东南太平洋海温对东北夏季降水的影响及可能机制

诊断分析表明,前期副热带东南太平洋海温尤其是前春海温与东北夏季降水存在持续稳定的负相关关系。无论是在年际时间尺度还是年代际尺度上,冬、春、夏季海温演变趋势与降水均呈反位相。尺度分离结果显示,关键区海温与降水的显著负相关主要依赖于其年代际分量,但年际分量也起到较重要贡献。相关分析和合成分析结果都发现,当副热带东南太平洋海温偏低时,其上空可激发出反气旋式距平风场,而在关键区海域西北部激发出气旋式距平环流。同时在所罗门群岛和菲律宾南部分别出现反气旋式和气旋式距平环流。西太平洋副热带高压(副高)位置较常年偏西,副高区为反气旋式距平环流。在东北地区西侧则为气旋式距平环流。在这样的环流背景下,副高西侧的南风加强了源自南海和西太平洋的暖湿气流和北方冷空气在东北地区的交汇,从而使东北夏季多雨。反之,当东南太平洋海温偏高时,其激发的气旋及反气旋距平中心和偏低年刚好相反,副高位置偏东,其西侧的南方水汽输送偏弱,同时东北冷涡也偏弱,冷暖空气汇合形成的低空辐合弱,东北降水因此偏少。这表明,副热带东南太平洋海温异常时确实能激发出一个从关键海区到东北地区的跨越南北半球的气旋—反气旋交替波列,引发北半球中高纬度大气环流异常,从而影响东北夏季降水。

西太平洋板块向我国东北地区深部俯冲的数值模拟

本文采用依赖温度的黏度结构以及考虑海洋板块和大陆板块厚度差异等特征,以太平洋板块向欧亚板块会聚速率作为板块速度的主要约束,通过变化海沟后撤速度模型,数值模拟西太平洋板块向中国东北的俯冲过程.结果表明,要产生类似于中国东北之下低角度的板片俯冲,海沟后撤是重要条件;而上下地幔黏度的较大差异是决定俯冲板片不穿透660 km相变而的决定因素;西太平洋板块向欧亚板块的俯冲应早于70 Ma B.P.,海沟后撤速度可能小于一些地质学家估计的45 mm/a,而且可能是分阶段变化的;速度场表明运动学模型的反过程:大陆岩石圈之下物质的不断水平向东的流动和推挤可能成为海沟后撤的力源之一,地幔物质的这种东向流动可能与印度板块挤压碰撞欧亚板块有关,沿欧亚板块东缘的扩张构造可能是太平洋欧亚板块运动和印度-欧亚板块运动的综合效应.

我国东北夏季气温年代际变化特征及与太平洋海温异常关系的研究

利用1951—2008年东北地区夏季平均气温资料,分析了近58 a来东北地区夏季气温的变化趋势和突变特征。结果表明:东北夏季气温存在明显年代际变化的阶段性特征和总体增暖的趋势。对我国东北夏季气温与太平洋海温的相关分析表明,太平洋年代际振荡(PDO)由冷位相转为暖位相后,我国东北夏季气温与同期赤道中东太平洋海温相关减弱、与黑潮区海温相关增强,我国东北夏季气温与前期各季太平洋海温相关分布差异很大,海温关键区及相关强度均有所改变,这种相关关系的转变可能是造成近几年来利用太平洋海温预测我国东北夏季气温不确定性的原因之一。

北太平洋海温异常对中国东北地区旱涝的影响

文中利用 196 1～ 2 0 0 0年中国东北地区 80个测站 4 0a的月降水和同一时期的北太平洋海温资料以及奇异值分解 (SVD)技术 ,分析了北太平洋海温异常对中国东北地区夏季旱涝的影响。结果表明 :东北地区夏季降水与北太平洋海温异常之间存在着较为密切的联系 ,当前期冬季和春季甚至是前一年夏季赤道中东太平洋海温如果处于异常偏暖 (或偏冷 )状态 ,并且西风漂流区具有较明显的SST负 (或正 )距平分布时 ,则东北大部分地区夏季降水具有整体偏多 (或偏少 )的倾向。当然 。

赤道东北太平洋表层沉积物间隙水中营养盐的剖面分布及其海底扩散通量

对赤道东北太平洋海域表层沉积物间隙水中硅酸盐、磷酸盐和硝酸盐等营养盐的剖面分布三个航次的研究表明,研究区在采样深度内沉积物中有机质的分解以硝化作用为主。在水-沉积物界面附近硅酸盐、磷酸盐和硝酸盐都存在着极陡的浓度梯度,Fick扩散定理的计算结果表明,研究区内硅酸盐、磷酸盐和硝酸盐的海底扩散通量分别为-886.45～42.62μmol/(m2·d)、-3.04～5.83μmol/(m2·d)和-189.43～21.05μmol/(m2·d),且硅酸盐和硝酸盐主要是从沉积物向底层水体扩散,是底层水体营养盐的来源之一;研究区内硅酸盐、磷酸盐和硝酸盐的海底扩散通量存在着一定的时间和空间变化,这可能与因全球气候变化而导致的沉积环境的改变有关。

赤道东北太平洋沉积物中生物钡的分布特征

分析了赤道东北太平洋海域沉积物中Ba、Ti、Al和有机碳（Corg）的含量。研究表明，研究区沉积物中钡为0．198％～0．792％；采用标准陆源物质扣除法获得的生物钡（Babip）的含量为0．162％～0．764％，占沉积物中总钡含量的81．6％～96．5％，平均为88．7％，其在沉积物中的分布表现为上部一致，下部变化较大；有机碳（Corg）的含量为0．18％～0．58％，并表现为随沉积物深度的增加而降低。沉积物中Ba‰／Ti的比值表现为东区高于西区，且向高纬度降低的特点，而沉积物中Corg／Ti和Babio／Ti则表现为负相关关系，表明研究区沉积物中钡可能和上层海洋生产力的相关性不明显。

东北亚早中生代火成岩组合的时空变异:对古太平洋板块俯冲开始时间的制约

本文系统总结了东北亚早中生代火成岩的岩石组合及其空间变异,讨论了古太平洋板块向欧亚大陆下俯冲作用开始的时间和早中生代岩浆作用与古亚洲洋构造体系、蒙古-鄂霍茨克构造体系以及扬子与华北克拉通俯冲碰撞作用之间的关系。东北亚早中生代岩浆作用划分成3期:早-中三叠世、晚三叠世和早侏罗世。额尔古纳地块上早中生代钙碱性岩浆作用揭示了蒙古-鄂霍茨克大洋板块南向俯冲作用的发生;华北克拉通北缘三叠纪碱性和双峰式岩浆作用揭示了古亚洲洋最终闭合后的伸展环境;吉黑东部晚三叠世A型流纹岩、双峰式岩浆作用与稳定陆缘沉积一起暗示了伸展环境和被动陆缘背景,而早侏罗世钙碱性岩浆作用及其成分极性与陆缘增生杂岩一起揭示了古太平洋板块向欧亚大陆下俯冲作用的开始。

中国东北地区太平洋板块精细俯冲特征

中国东北地区的火山较为活跃。一些学者认为这些火山的起源与西太平洋板块的俯冲和软流圈物质的上涌存在密切联系。尽管天然地震层析成像结果明显地显示出火山区下方存在着太平洋板块,但板块的厚度、存在范围等俯冲特征仍然不是特别清晰。为此,采用远震层析成像和走时拟合相结合的方法深入研究了中国东北地区的壳幔速度结构,特别是太平洋俯冲板块的精细结构。研究结果表明:(1)板块的平均厚度和速度异常分别为85 km和1%,而且与日本海地区结果进行对比可推测板块并未增厚;(2)板块以低角度俯冲进入地幔过渡带,到达过渡带底部后弯曲成水平状,向西延伸至东经127°而停止;(3)水平延伸的板块恰好位于火山区的下方。这些俯冲特征有助于人们更好地理解陆内火山的起源及地球深部动力学过程。

东北太平洋中国合同区的叶绿素a和初级生产力

根据东北太平洋中国合同区东区和西区从1994年至2003年6个航次（DY85-4,DY95-7,DY95-8,DY95-10,DY105-11和DY105-12.14）初级生产力调查资料编写.结果表明：次表层高值分布为叶绿素a分布的一般特征,从表层至水深50 m,数值为0.1 mg/m^3左右,在水深50-100 m上下,数值约在0.2-0.4 mg/m^3之间,在水深大于100 m,特别是150 m以深数值逐渐减小为零;东区初级生产力（C）测值在76.8-191.9 mg/（m^2·d）,平均为116.1 mg/（m^2·d）;西区的在73.1-222.5 mg/（m^2·d）,平均为127.1 mg/（m^2·d）;在水深0-125 m,0.2-2μm颗粒的微微型浮游植物的叶绿素a比例占叶绿素a总量的70%以上,而在水深125 m以深,占50%以下;反之,2-20μm和大于20μm两种粒级所占比例的和在0-125 m深度范围占30%以下,在水深125m以深时为50%以上.调查显示东、西两区属于初级生产力比较低的海域.

中国东北东部中生代火山活动与泛太平洋板块

长白山脉中生代火山岩带与东侧之洋陆边界平行展布。火山岩浆作用可划分为三大构造阶段(2 30～ 190Ma ,178～ 12 5Ma ,118～ 6 5Ma) ,四大旋回 ,11个旋回和 2 4个火山事件。由安粗岩系和钙碱性岩系组成的一个新的火山岩浆作用构造类型 ,称之为走滑大陆边缘—拉分张裂性火山岩系。洋陆板块互动方式的更迭及速率的变化是火山岩浆作用地球动力学深部发展过程的主控因素。

东北太平洋CC区表层沉积物中的微体生物化石研究

本区表层沉积物中的微体生物化石丰富，且分异度较高，反映了热带大洋高生产力的特点。另一方面，保存于海底沉积物中的不同的地质时期的微体生物化石都代表着一段沉积的历史，本文通过对表层沉积物中不同的微体化石的组合特征与分布规律的研究，揭示了该区表层沉积物的沉积类型、沉积特点以及它们与微体化石之间的关系。

冬季东北冷涡对北太平洋风暴轴的可能影响

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料及由吉林省气象局科研所提供的东北冷涡日历表,以1951/1952—2008/2009年58 a冬季为代表,分析了东北冷涡对北太平洋风暴轴产生的影响及其可能原因。结果表明:1)冬季东北冷涡发生天数变化与北太平洋风暴轴强弱变化呈显著的负相关关系,即当东北冷涡发生天数偏多(偏少)时,北太平洋风暴轴强度减弱(增强)。2)通过Morlet小波交叉谱分析发现,冬季东北冷涡发生天数的年际变化与北太平风暴轴强度变化存在准3 a尺度上的相关关系。3)在冬季,当东北冷涡发生天数偏多时,从东亚到西北太平洋沿岸低层温度降低,低层冷空气位于副热带急流和北太平洋风暴轴上游,且经向上处于两者之间,加之冷平流的作用,给副热带急流与北太平洋风暴轴活动区域带来了正好相反的局地斜压性的改变:副热带急流区域斜压性增加,变得强而窄,位置南压;而北太平洋风暴轴区域斜压性减小,同时由于西北太平洋区域低层温度降低,使得有利于涡动形成的波源效应减弱,风暴轴强度减弱。当东北冷涡发生天数偏少时,则反之。

太平洋板块俯冲作用在东北亚大陆边缘的地质记录述评

古太平洋起源于泛大洋,为晚古生代-早中生代环绕泛大陆的全球性大洋。随着古特提斯洋盆的关闭和泛大陆的裂解,逐渐形成了古太平洋板块,以及大西洋、北冰洋和印度洋板块等等。本文综合了近年来这方面的研究进展,提出古太平洋板块(或伊佐柰琦板块)向东北亚大陆边缘的俯冲作用始于早侏罗世,俯冲带逐渐由西向东迁移,其中夹杂着微陆块或地体,构成了多岛洋的构造格局。