应用宇宙成因核素~(10)Be和~(26)Al追溯环境变迁过程

宇宙成因核素~(10)Be和~(26)Al因其特殊的形成机制、稳定的地球化学行为和相对较长的半衰期,可有效示踪不同时间尺度地球环境演化过程,近年来在追溯地貌演化和第四纪古环境变迁中得到了广泛应用。通过介绍~(10)Be和~(26)Al的生成机制,大气成因~(10)Be的应用,原地成因~(10)Be与~(26)Al测年的基本原理、影响因素和采样及实验注意事项等,为进一步拓展宇宙成因核素~(10)Be和~(26)Al应用研究提供有益参考。</p

布容—松山极性倒转事件的海陆地质记录及其不同步性探讨

布容&mdash;松山(B/M)极性倒转事件是第四纪发生的最近一次地磁极性倒转,研究地磁极性倒转的特征不仅对理解地磁场演化规律具有重要意义,同时极性倒转通常具有全球等时性,因此常被视为地层划分和全球气候对比的关键时间标记物。然而古地磁研究表明,布容&mdash;松山事件在海洋与中国黄土沉积物中的记录存在着&quot;错位&quot;现象,使得基于磁性地层年代框架下的中国黄土&mdash;古土壤序列与全球气候记录之间的对比存在不确定性。基于这一问题,重点回顾了B/M倒转事件在海洋与中国黄土沉积物中的研究历史及现状,总结分析了已有对该事件在海陆沉积记录中的&quot;错位&quot;现象不同解释之间的差异;此外,还介绍了最近几年利用中国黄土中的宇宙成因核素~(10)Be记录示踪地磁场变化的新进展,进一步探讨了利用~(10)Be示踪结合古地磁分析手段解决中国黄土中B/M事件记录与海洋沉积物存在&quot;错位&quot;现象的可能性。</p

降尘~(10)Be 浓度对黄土~(10)Be 示踪地磁场变化研究的影响

运用我国黄土地层中的~(10)Be 记录来示踪地磁场漂移事件和重建相对强度变化历史在最近几年取得了显著进展。开展上述研究的关键点之一在于如何对黄土~(10)Be 记录中包含的源区降尘~(10)Be 浓度等信号的相对贡献进行合理估算。本文参考最新的现代粉尘~(10)Be 浓度观测数据,设计了3种改变降尘~(10)Be 浓度的情景分别建立了130 ka 以来黄土~(10)Be 记录的地磁场漂移事件时间序列。综合对比表明,3种情景下的重建结果并无差异,说明源区降尘~(10)Be 浓度幅值变化不会对~(10)Be 示踪地磁场变化的结果产生显著影响。同时分离的130 ka 以来受地磁场变化影响的~(10)Be 记录可与PISO-1500等全球典型地磁场强度曲线良好对比,并完整地记录了蒙诺湖(Mono Lake)、拉尚(Laschamp)、挪威海- 格陵兰(Norweigian-Greenlandsea event)和布莱克(Blake)等主要地磁场漂移事件,揭示了黄土~(10)Be 重建的地磁场变化曲线的全球尺度意义并印证了中国黄土在千年尺度的连续性问题。</p

中国黄土中松山-高斯极性倒转事件记录的空间对比

前人古地磁学研究表明,中国黄土不同剖面中松山-高斯(M/G)地磁极性转换界线记录层位并不一致,有的记录在黄土中,有的记录在红粘土中,这种不一致现象将可能影响到基于古地磁的黄土年代框架的建立及与全球气候记录的准确对比。针对这一问题,选取目前已有的典型黄土剖面中M/G地磁极性转换研究的结果进行了对比分析,并尝试采用磁化率-深度曲线的空间对比来检验不同剖面M/G界线层位记录的差异,结果表明中国黄土中M/G界线均记录在由磁化率-深度曲线所反映的&ldquo;黄土L_(33)层&rdquo;,说明黄土中M/G界线层位记录不一致的现象可能主要是由于地层划分方案的差异所致。根据这一思想,论文尝试对传统的洛川、西峰黄土地层划分方案进行部分修订,并简要介绍了M/G界线记录的海陆对比差异和未来利用宇宙成因核素~(10) Be 示踪M/G极性倒转事件过程的可能性,以期为研究黄土中地磁极性转换过程和确切层位提供一种新方法。</p

中国黄土~(10)Be记录中的古地磁场变化

因受气候因素的强烈影响,中国黄土~(10)Be记录无法直接用于示踪地磁场变化,需开展信号分离研究.针对黄土~(10)Be示踪古地磁场的复杂性和存在的关键问题,结合分离黄土~(10)Be浓度所包含的气候因素和地磁场因素的数理分析方法发展历史,分析了各种方法的优缺点.在原有方法的基础上,引入主成分分析法对洛川和西峰2个黄土剖面的~(10)Be记录进行主成分提取,进一步剔除了残差中可能存在的少量气候因素、噪声等随机信号,定量重建了130ka以来的大气~(10)Be产率,与以往方法相比较取得了更优的结果.将主成分分析应用于复杂地质信号的分离,将有助于解决地质或其他信号分离的难题.</p

湖南省常德市近 50 年极端气温变化特征及周期

利用 1963&mdash;2012 年湖南省常德市逐日气温观测资料，运用线性拟合、主成分分析、 Mann-Kendall 突变检验和 Morlet 复数小波等方法对 WMO 发布的 10 种极端气温指数进行了计算 和分析。结果表明常德地区近 50 年来，极端最高气温、极端最低气温都呈上升趋势，冰日、霜日、 冷夜、冷日数量呈下降趋势，夏日、热夜、暖夜、暖日数量呈上升趋势。除冰日天数未出现突变外， 各极端气温指标的突变基本发生在 1980年代到 1990年代末。极端最高气温、极端最低气温、夏日、 热夜、霜日、暖夜、冷日、冷夜、暖日都存在 27 a 左右的周期，冰日存在 29 a 左右的周期。总 体来说，近 50 年来，常德地区极端天气热指数呈上升趋势，极端天气冷指数呈下降趋势，发生 极端天气现象的可能性增加。由此可能造成夏季高温干旱和暖冬等灾害，需要及时采取预防措施， 防止高温干旱和暖冬等情况对工农业生产和居民生活带来负面影响。</p

基于“平均值概念”的“残差示踪法”——黄土高原降水重建的应用

本文对定量重建黄土高原降水的传统方法进行了回顾分析，提出了利用新发展的&ldquo;残 差示踪法&rdquo;定量重建黄土高原古降水变化的两种新方法。一种是利用黄土磁化率和粉尘通量指 标的关系进行降水重建的磁化率方法（SUS-approach），另一种是利用黄土 10Be 浓度与 10Be 产 率和粉尘通量指标的关系进行降水重建的 10Be 方法（10Be-approach）。上述两种方法定量重建 的洛川地区 13 万年以来降水变化曲线高度一致，但与前人利用现代观测数据建立的气候回归方 程等传统方法重建的降水记录具有明显的差异。本文所建立的降水曲线具有明显的细节特征， 揭示了粉尘稀释作用对降水指标的影响，显示了该方法的优势。文章同时指出，&ldquo;残差示踪法&rdquo; 的数学涵义是基于&ldquo;平均值概念&rdquo;（MVC），并对此从统计学角度进行了论证。最后，就本文 所提出的运用线性回归后的残差进行示踪的新方法与传统的示踪方法之差异作了对比分析。</p

西安地区2008年降雨129I 水平与特征分析

降雨是大气中碘向陆地沉降的最主要方式。通过分析降雨中的浓度和~(129)I/127I比值,既可获得研究区域放射性碘的基础数据,也可为认识碘的来源提供基础数据。本工作分析了在西安收集的近1年(2008年4&mdash;10月)的降雨的~(129)I的浓度和水平,由于雨水样品中有机碘份额较高,采用NaOH热分解有机碘的方法对其进行了分解,萃取过程的化学回收率达63.3%-74.8%。127I浓度为0.45-14.10 &mu;g&middot;L~(-1), ~(129)I浓度为(1.18&mdash;48.91) &times;10~7 atoms.~(129)I和~(127)I浓度的变化趋势相似,具有随季节变化的特点,春季降雨~(129)I的浓度为(2.49-4.89) &times;10~8 atoms&middot;L~(-1), ~(l29)I/~(127)I比值为(7.3-9.8) &times;10~(-9),夏、秋季降雨 ~(129)I的浓度为(1.18&mdash;7.32) &times;10~7 atoms&middot;L~(-1),~(129)I/~(127)I比值为(1.2-12.0) &times;10~(-9),春季(4&mdash;5月)~(129)I、~(127)I浓度出现一个峰值,可能是由于春季降雨量少,大气中的~(127)I、~(129)I能够积累较长时间,之后通过湿沉降从大气中被去除。西安地区2008年降雨~(129)I的浓度及水平,与国际上已报道的不同地区雨水的~(129)I浓度和水平比较,处于较低水平,主要原因是我国及周边没有正在运行的大型核燃料后处理厂。西安降雨~(129)I/~(127)I比值总体上高于我国沿海海水和以海水中碘为主要来源的海藻,这一特征比值提示了西安降雨中的碘与我国沿海海水中的碘的来源存在差异。</p

青海湖湖泊沉积物木质素AMS-~(14)C 测年

对青海湖1A 钻孔0 &mdash; 4 m 不同深度共10个沉积物样品提取木质素,并进行AMS-~(14)C 测年。结果显示,木质素的AMS-~(14)C年龄- 深度曲线呈良好的线性关系,大于10 &mu;g 碳量的木质素单体~(14)C年龄比1F 孔同深度基于总有机碳(TOC)获得的~(14)C年龄平均偏年轻约110年,接近采用平均值概念分段线性回归确定的1F 孔4.99 m 以上碳库效应估算(126年)。这表明沉积物木质素AMS-~(14)C 测年可有效减少老碳效应的影响;同时,1A 与1F 两个平行钻孔不同材料测年结果之间的良好对比,也佐证了基于沉积物TOC的~(14)C 测年并采用平均值概念进行分段线性回归建立的青海湖湖泊沉积物年代框架的可靠性。</p

冬小麦生长期氮同位素组成对温度的响应

研究了在田间持水量为70%～80%的水分控制条件下,黄土高原冬小麦(小偃6号)生长期氮同位素组成对温度变化的响应。结果表明:水分充足条件下,小麦生长期的温度变化范围为-2.2℃～21.7℃,植物氮同位素值的变化范围为-8.1&permil;～-1.6&permil;,在整个生长期,小麦氮同位素值和温度的变化具有正相关关系,即温度较高时,小麦氮同位素值亦较高,而低温导致小麦氮同位素值下降。这是小麦生理变化和土壤有效氮源对温度变化共同响应的表现,该结果为理解氮同位素组成和气候变化之间的关系提供了新的证据。</p