Magma dynamics at mid-ocean ridges by noble gas kinetic fractionation: Assessment of magmatic ascent rates     

《Earth and Planetary Science Letters》2006,241(1-2):138-158

Despite its impact in understanding oceanic crust formation and eruptive styles of related volcanism, magma dynamics at mid-ocean ridges are poorly known. Here, we propose a new method to assess ascent rates of mid-ocean ridge basalt (MORB) magmas, as well as their pre- and sin-eruptive dynamics. It is based on the idea that a rising magma can reach a variable degree of both CO₂ supersaturation in melt and kinetic fractionation among noble gases in vesicles in relation to its ascent rate through the crust. To quantify the relationship, we have used a model of multicomponent bubble growth in MORB melts, developed by extending the single-component model of Proussevitch and Sahagian [A.A. Proussevitch, D.L. Sahagian, Dynamics and energetics of bubble growth in magmas: analytical formulation and numerical modeling, J. Geophys. Res. 103 (1998), 18223–18251.] to CO₂–He–Ar gas mixtures. After proper parameterization, we have applied it to published suites of data having the required features (glasses from Pito Seamount and mid-Atlantic ridges). Our results highlight that the investigated MORB magmas display very different ranges of ascent rates: slow rises of popping rock forming-magmas that cross the crust (0.01–0.5 m/s), slightly faster rates of energetic effusions (0.1–1 m/s), up to rates of 1–10 m/s which fall on the edge between lava effusion and Hawaiian activity. Inside a single plumbing system, very dissimilar magma dynamics highlight the large differences in compressive stress of the oceanic crust on a small scale. Constraints on how the systems of ridges work, as well as the characteristics of the magmatic source, can also be obtained. Our model shows how measurements of both the dissolved gas concentration in melt and the volatile composition of vesicles in the same sample are crucial in recognizing the kinetic effects and definitively assessing magma dynamics. An effort should be made to correctly set the studied samples in the sequence of volcanic submarine deposits where they are collected. Enhanced knowledge of a number of physical properties of gas-bearing MOR magmas is also required, mainly noble gas diffusivities, to describe multicomponent bubble growth at a higher confidence level.  相似文献   

大洋热盐环流研究的一个焦点：北太平洋是否有深水形成     

刘宇  管玉平  林一骅 《地球科学进展》2006,21(11):1185-1192

现代大洋热盐环流的特点之一是北大西洋有深水形成而北太平洋没有，这种不对称性对周边气候产生了重要影响。尽管理论上认为大洋热盐环流可能存在对应不同气候的多平衡态，但北太平洋是否曾有过深水形成已成为目前学术争论的一个热点。简要介绍了最新的热盐环流研究成果，重点分析现代北太平洋无深水形成的原因，其中亚洲季风的水汽输送和低蒸发是两个重要的影响因子。  相似文献   

地形降水试验和背风回流降水机制   总被引：7，自引：2，他引：7  

李子良 《气象》2006,32(5):10-15

利用中尺度数值模式（ARPS模式）研究了湿气流过山脉地形和地形降水的产生机制。研究结果表明，地形降水是水汽、气流和地形相互作用而形成的。小山脉地形降水主要发生在山脉的迎风坡，表现出典型的迎风降水和背风雨影特征。而回流降水天气是湿气流过大的山脉地形的产物，大的山脉地形有利于风切变临界层的产生，地形降水并不只是简单的上坡降水，还有背风回流和背风波降水机制。  相似文献   

近40年南方高温变化特征与2003年的高温事件   总被引：19，自引：1，他引：19  

王亚伟  翟盘茂  田华 《气象》2006,32(10):27-33

利用从全国743个站点数据集中挑选出的江南、华南地区的121个站点1961-2004年逐日日最高气温和日平均气温资料，分析了近40多年来我国南方地区最高气温的变化特征。结果表明：2003年夏季江南、华南地区出现大范围异常高温天气。虽然在1961-2004年间，江南、华南地区年平均最高气温和年平均气温均有增加趋势，但夏季极端高温事件（≥35℃日数）并没有显著增加的趋势。分析最高气温的概率分布特征，得出2003年夏季江南、华南地区出现的极端酷热天气，只是年际变化的表现，而不是长期变化趋势的反映。  相似文献   

一个简单的雪晶辐射参数化方案及雪晶辐射对中尺度降水的影响   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

周广强  赵春生秦瑜 楼小凤 《应用气象学报》2006,17(2):129-137

文章提出一个简单的雪晶辐射性质参数化方案, 并利用1998年6月8日华南暴雨资料研究了雪晶的辐射性质对于中尺度降水的影响。结果表明:雪晶的辐射性质对中尺度降水的影响是不可忽略的, 白天尤为显著; 它能够明显地改变中尺度降水的局部特征, 特别是降水中心的强度和位置, 而对降水的分布影响不大。因此, 建立独立的雪晶辐射参数化对提高中尺度模式对中尺度降水的预报能力是必要的。  相似文献   

不同下垫面空气动力学参数的研究   总被引：7，自引：0，他引：7  

茅宇豪  刘树华  李婧 《气象学报》2006,64(3):325-334

文中利用中国科学院沙漠研究所与日本国家农业环境技术研究所合作于1990—1994年在中国内蒙古自治区奈曼市半干旱地区沙丘和植被区下垫面观测的微气象数据,根据Monin-Obukhov相似性理论,计算了重度干扰草原、中度干扰草原、轻度干扰草原、无干扰草原、沙丘、沙丘内地、草地、稻田、小麦田、大豆田和玉米田11种下垫面的空气动力学参数粗糙度长度z0,零平面位移d,摩擦速度u*,并分析了它们与水平风速u和Richardson数的关系,比较了不同人为干扰草原生态系统条件下的空气动力学特征。结果表明:地表生物量和覆盖率随着人为干扰强度的增加而减少。不同人为干扰下垫面的粗糙长度与生物量和植被高度以及地表起伏程度有着密切关系;Richardson数也是其影响因子。风速、粗糙度都与摩擦速度成正相关,但对于不同下垫面有所不同,从中可以看到草地对沙漠化有一定的防治作用。同一种下垫面不同时期的空气动力学参数也存在差异。这些结果对建立陆面过程和区域气候模式具有重要的意义。  相似文献   

南半球环流异常与我国夏季旱涝分布关系及其影响机制   总被引：6，自引：0，他引：6  

何敏  孙林海艾秀 《应用气象学报》2006,17(4):394-402

利用1951—2000年NCEP/NCAR风场和高度场再分析资料及全国160站降水量资料, 采用奇异值分解、相关和合成分析方法, 研究6—8月南半球500 hPa高度、高低层纬向风距平差异常 (Δu₈₅₀-Δu₂₀₀) 与我国夏季旱涝分布的关系及其影响机制。结果表明:当500 hPa澳大利亚高压脊偏强及西南太平洋热带地区高低层纬向风距平差为负值时, 来自南半球冷空气活动偏弱, 有利于西北太平洋副热带高压位置偏南, 热带季风偏弱, 我国夏季雨带偏南。反之, 当澳大利亚高压脊偏弱及西南太平洋热带地区高低层纬向风距平差为正值时, 我国北方降水偏多。同时, 定义了澳大利亚冬季风指数, 指出澳大利亚冬季风强年和弱年影响我国夏季旱涝分布异常的水汽输送型式不同。  相似文献   

利用气象要素计算五道梁地区土壤热流量的试验   总被引：1，自引：0，他引：1  

张立杰  江灏  李磊 《高原气象》2006,25(3):418-422

根据五道梁地区1994—1997年的热流板测量土壤热流值,初步分析了该地区土壤热流随时间的变化特征。利用1994—1996年的月平均资料分别分析了总辐射、地表温度、地表温度和80 cm深度温度差和2 cm、10 cm深度的土壤热流的相关性,并建立了相应的回归方程;利用得到的回归方程对1997年的土壤热流作计算检验,就月平均资料来说,用总辐射和地温差来计算浅层土壤热流结果是比较可靠的。  相似文献   

不同生态系统CO2通量和浓度特征分析研究   总被引：3，自引：0，他引：3       下载免费PDF全文

李婧  刘树华  茅宇豪  张称意  刘立超  梁福明  辛国君  王建华 《地球物理学报》2006,49(5):1298-1307

本文利用1993～1994年日本国家农业环境研究所与中国科学院沙漠研究所合作在内蒙古奈曼地区实测的7种不同生态系统（沙丘、轻度放牧草原、中度放牧草原、重度放牧草原、无放牧草原、玉米田和大豆田）的净辐射、土壤热通量、两个高度的CO2浓度、温度、湿度和风速等资料，采用空气动力学方法，计算了CO2通量及其与环境和人为干扰因子的关系，并分析了不同下垫面的光合作用特征. 结果表明：各种下垫面CO2通量的共同特点是：在白天，CO2通量和梯度的输送方向是从大气向植被，在中午（11～13时）输送达到负的最大值； 在夜间，CO2通量和梯度输送方向与白天相反，是从植被向大气，在早晨（3～5时）达到正的最大值. 植被覆盖率及生物量不同的下垫面光合作用强度有明显差异，天气状况对光合作用也有一定影响.  相似文献   

Quantifying anthropogenic influence on recent near-surface temperature change   总被引：2，自引：0，他引：2  

M. R. Allen  N. P. Gillett  J. A. Kettleborough  G. Hegerl  R. Schnur  P. A. Stott  G. Boer  C. Covey  T. L. Delworth  G. S. Jones  J. F. B. Mitchell  T. P. Barnett 《Surveys in Geophysics》2006,27(5):491-544

We assess the extent to which observed large-scale changes in near-surface temperatures over the latter half of the twentieth century can be attributed to anthropogenic climate change as simulated by a range of climate models. The hypothesis that observed changes are entirely due to internal climate variability is rejected at a high confidence level independent of the climate model used to simulate either the anthropogenic signal or the internal variability. Where the relevant simulations are available, we also consider the alternative hypothesis that observed changes are due entirely to natural external influences, including solar variability and explosive volcanic activity. We allow for the possibility that feedback processes, other than those simulated by the models considered, may be amplifying the observed response to these natural influences by an unknown amount. Even allowing for this possibility, the hypothesis of no anthropogenic influence can be rejected at the 5% level in almost all cases. The influence of anthropogenic greenhouse gases emerges as a substantial contributor to recent observed climate change, with the estimated trend attributable to greenhouse forcing similar in magnitude to the total observed warming over the 20th century. Much greater uncertainty remains in the response to other external influences on climate, particularly the response to anthropogenic sulphate aerosols and to solar and volcanic forcing. Our results remain dependent on model-simulated signal patterns and internal variability, and would benefit considerably from a wider range of simulations, particularly of the responses to natural external forcing.  相似文献