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寒潮天气过程所导致的区域地壳变形:来自江苏省的观测实证

已有 433 次阅读 2026-1-28 08:32 |个人分类:地震前兆|系统分类:科研笔记

从气候背景来看,中国属于典型的季风气候区,在西伯利亚高压的作用下,寒潮天气较为频发(朱姜韬等,2022)。而所谓寒潮通常是指:某一地区冷空气过境后,气温24小时内下降8℃以上,且最低气温下降到4℃以下;或48小时内气温下降10℃以上,且最低气温下降到4℃以下;或72小时内气温连续下降12℃以上,并且最低气温在4℃以下。满足上述条件之一就可以判定为一次寒潮。这种灾害天气不仅影响范围大,而且还能造成霜冻和冻雨等自然灾害,常常会给社会、经济、生态和交通等带来严重影响。那么,寒潮对地壳形变的影响形态和机制究竟如何?截止目前,尚缺乏针对性的研究。

  2022年11月27日~12月1日,江苏省爆发了一次大范围的寒潮天气过程(顾荣直等,2023;Wang et al,2023),该事件导致区内5个钻孔体应变台出现了群体性的响应,这为洞察寒潮干扰提供了较典型的个例,其例证价值颇高。有鉴于此,本文尝试对该寒潮所引致的钻孔体应变进行形态学和动力学诊断。相关结果,将有助于此类干扰的人工或机器识别。

1  寒潮天气实况

此次寒潮天气始于20221127日中午,其传播路径自北向南推进(图1),生命史则长达5天,并在全省范围内引起了剧烈的降温和大风等天气;其中,南京市的降温幅度达17.57℃顾荣直等,2023Wang et al2023。至于该寒潮产生的天气动力学背景和具体的演化历程,可参照Wang2023和顾荣直等2023的研究,此处不再赘述。总体来讲,此次寒潮具有降温幅度大和气压涌升量高等特点。

图a.png 

1  20221127~121日江苏省寒潮天气过程的传播方向及钻孔体应变台分布

2  钻孔体应变台及仪器概况

目前,江苏省共有15TJ-2型钻孔体应变台,其辅助测项有室外气温、室外气压和钻孔水位,各测项的采样间隔均为1 min。虽然此次寒潮影响了江苏全境,但考虑到一些台站存有仪器故障等问题,所以,本文仅选取了徐州、新沂、连云港、南通和溧阳这5个台站的观测数据。关于台站高程、钻孔应变仪探头埋深、钻孔围岩岩性等情况,可参见表1

1  台站高程、探头埋深及钻孔概况

序号

台站

高程/m

探头埋深/m

钻孔围岩岩性

钻孔岩心完整性

1

徐州

50

60

灰岩

致密完整,无明显裂隙

2

新沂

35

60

砂岩

无明显裂隙

3

连云港

30

61

片麻岩

无明显裂隙

4

南通

4

160

砂岩

致密完整

5

溧阳

23

61

安山岩

致密完整

 

3  寒潮对钻孔体应变的影响特征

为了展示寒潮期间各台气温、气压和钻孔体应变的变化全貌,本工作截取了20221125日至126日期间各台分钟级的观测数据,详细结果如图2所示。从图2ab可以看到,在寒潮自北向南过境江苏期间,各台相继出现了显著的气温骤降和气压涌升现象(1127~121日);与此同时,钻孔体应变也发生了大幅的压应变变化(图2c)。

图b.png

主要参考文献

顾荣直,田心如,禹梁玉,等. 2023. 江苏寒潮天气过程风险预评估方法研究. 气象学报,doi:10.11676/qxxb2024.20230085.    

朱姜韬,路瑶,李艳. 2022. 1970-2019年中国大陆地区寒潮年代际变化及大气环流成因. 兰州大学学报(自然科学版),58(3):337~355.

Wang W, Ma Y, Qin P, et al. 2023. Assessment of mortality risks due to a strong cold spell in 2022 in China. Frontiers in Public Health, 11: 1322019.



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