采空区二维超声波物理模型实验研究

由于对资源矿产的过度开采使得矿山地区(尤其是煤矿)出现了采空区,从而引起地表塌陷等地质灾害。为了深入了解地震方法在采空区调查中的应用效果,从超声波物理模型实验研究出发,论述了物理模型的原理和制作,研究了采空区的地震波场特征,并利用W inse is软件对所采集的二维超声波实验数据进行了处理。由叠偏剖面推断的采空区的位置与实际模型相符,从而验证了超声波采空区物理模型试验是有效的、可信的;同时可以为实际探测采空区提供进一步的理论依据。     

Fractionation mechanism of stable isotope in evaporating water body

Under Rayleigh equilibrium condition, stable isotopic ratio in residual water increases with the decrease of the residual water proportion f exponentially, and the fractionation rate of stable isotopes is inversely proportional to temperature. However, under kinetic evaporation condition, the fractionation of stable isotopes is not only related to the phase temperature but also influenced by the atmospheric humidity and the mass exchange between liquid and vapor phases. The ratio δ in residual water will not change with f after undergoing evaporation of a long time for great relative humidity. The rate that the evaporating water body reaches isotopic steady state is mainly dependent on the relative humidity in atmosphere. The analysis shows that the actual mean linear variety rates, about -30.0, of the δ18O in residual water versus the residual water proportion at Nagqu and Amdo stations are consistent with the simulated process under temperature of 20 oC and relative humidity of 50%. The distillation line simulated under Rayleigh equilibrium condition is analogous to the global meteoric water line (MWL) as the temperature is about 20 oC. Under non-equilibrium condition, the slope and constant values of distillation line are directly proportional to temperature and relative humidity. According to the basic data, the simulated distillation line is very consistent with the actual distillation line of Qinghai Lake.     

基于2002-2018年MODIS数据的黄海叶绿素a时空变化研究

浮游植物作为食物链的基础,对海洋生态系统具有重要影响。黄海作为我国重要的渔场,渔业资源面临枯竭的危险,因此对该区浮游植物进行研究具有重要意义。叶绿素a浓度是反映浮游植物生物量的重要指标。利用谷歌地球引擎平台对2002-2018年的MODIS Aqua叶绿素a浓度数据进行处理,并研究其时空分布与变化特征,然后结合区域气候、水文与地理特征以及海洋表面温度、风速、盐度、光合有效辐射和混合层厚度数据分析了其分布与变化的原因。研究发现:受陆源营养物质输入、近岸上升流以及黄海中央冷水团影响,叶绿素a浓度分布呈现由近岸向黄海中部递减特征;在季风、气候、水文的控制下,受风速、海洋表面温度、光合有效辐射、中央冷水团的影响,叶绿素a浓度的最大值出现在4月份,而最小值出现在6、7月份;受苏北沿岸海域海水污染和水体富营养化影响,沿岸海域盐度明显增加,海州湾叶绿素a浓度增速较大;影响黄海叶绿素a浓度变化的环境因子较复杂,除了部分月份存在显著的相关影响因子外,在全年和各季中不存在主导影响因子。     

Evaluation of the integrated multi-satellite retrievals for global precipitation measurement over the Tibetan Plateau

The availability of high-resolution satellite precipitation measurement products provides an opportunity to monitor precipitation over large and complex terrain and thus accurately evaluate the climatic, hydrological and ecological conditions in those regions. The Global Precipitation Measurement(GPM) mission is an important new program designed for global satellite precipitation estimation, but little information has been reported on the applicability of the GPM’s products for the Tibetan Plateau(TP). The object of this study is to evaluate the accuracy of the Integrated Multi-Satellite Retrievals for GPM(IMERG) Final Run product under different terrain and climate conditions over the TP by using 78 ground gauges from April 2014 to December 2017. The results showed the following:(1) the 3-year average daily precipitation estimation in the IMERG agrees well with the rain gauge observations(R~2=0.58, P0.01), and IMERG also has a considerable ability to detect precipitation, as indicated by a high probability of detection(78%-98%) and critical success index(65%-85%);(2) IMERG performed better at altitudes from 3000 m to 4000 m with a small relative bias(RB) of 6.4%. Precipitation change was not significantly affected by local relief;(3) the climate system of the TP was divided into four climate groups with a total of 12 climate types based on the K?ppen climate classification system, and IMERG performed well in all climate types with the exception of the arid-desert-cold climate(Bwk) type. Furthermore, although IMERG showed the potential to detect snowfall, it still exhibits deficiencies in identifying light and moderate snow. These results indicate that IMERG could provide more accurate precipitation data if its retrieval algorithm was improved for complex terrain and arid regions.     

淄博市西宝山耐火黏土矿地质特征及找矿方向

西宝山耐火黏土矿为沉积型矿床,目前揭露1个耐火黏土矿矿层,赋存于石盒子群万山组底部“B”层黏土岩的下部,厚度较稳定,勘查开发潜力较大。通过对其地质特征、矿层特征、矿石结构构造及矿床成因分析,提出了找矿方向。认为该耐火黏土矿受沉积地层控制,呈层状分布,分布较稳定。依据该区地层产出情况,在青龙山断裂与禹王山断裂之间及两侧均具有良好的找矿前景,这为下一步找矿工作奠定了基础。     

北斗三号组网卫星数据质量分析及单系统定轨精度初步评估

选取2018-01-23起10 d内16个iGMAS测站观测数据，对北斗三号卫星的观测数据质量及BDS单系统精密定轨精度进行评估。初步结果表明，老信号B1I、B3I北斗三号卫星的信噪比略强于二号卫星，噪声与多路径基本相当，均在0.1 m量级，新卫星不存在星内多路径偏差。新信号B1C/L1/E1频点GPS信噪比最强，Galileo和BDS卫星相当，B2a/L5/E5a和B2b/E5b各系统基本相当；噪声及多路径方面，B1C/L1/E1频点GPS优于BDS、Galileo卫星0.1 m量级，B2a/L5/E5a和B2b/E5b各系统基本相当，均在0.1 m量级，新信号中北斗三号卫星星内多路径偏差基本消失。单系统精密定轨试验中，分别进行有/无GEO卫星策略、太阳光压模型ECOM 五/九参数策略的比较，并使用卫星激光测距数据进行独立检核。初步结果表明，有GEO卫星、ECOM五参数光压模型的定轨精度最好，C19号卫星7个重叠弧段的平均定轨精度在沿迹向、法向、径向的精度分别为32 cm、16 cm、8 cm，与试验卫星的定轨精度基本相当。     

大气污染物排放量与颗粒物环境空气质量的空间非协同耦合研究——以武汉市为例

针对区域大气污染物排放量与空气质量在时空分布上存在不完全协同、匹配的现象,论文选择SO₂、NO_X、PM_2.5、CO和VOCs作为大气污染物指标,选择气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth, AOD)表征颗粒物环境空气质量,以武汉市为例,综合应用耦合模型和空间错位指数模型研究2类指标之间的空间非协同耦合规律。主要结论如下：① 武汉市大气污染物排放量与颗粒物空气质量具有不同空间分布特征,大气污染物排放量呈现由城市中心城区向远城区递减的趋势,其中SO₂、PM_2.5和VOCs的排放具有明显的中心聚集现象,而NO_X和CO聚集现象不显著,且与道路分布明显相关;AOD分布具有明显的空间差异性,总体上呈由西北向东南依次递减的趋势。② 武汉市大气污染物排放与颗粒物空气质量的空间非协同耦合规律：越靠近城市中心城区,空间协同耦合现象越显著,空间错位现象越弱;越远离主城区,空间非协同耦合现象越显著,空间错位现象越显著;SO₂排放量与AOD在武汉市远城区的空间错位指数均大于0.7,且耦合度指数小于0.3,呈现较强的非协同耦合特征,NO_X、VOCs、PM_2.5的排放量与AOD在武汉中心城区的空间错位指数均小于0.5,且耦合度指数大于0.5,协同耦合现象较为显著。③ 基于时空非协同耦合分析城市大气环境污染治理建议：针对污染物与AOD空间错位不显著的城市中心城区,以本地减排治理为主;针对污染物与AOD空间错位显著的远城区,应在污染溯源分析的基础上进行区域协调综合治理。     

对流层延迟与可降水量直接转换模型研究

采用线性回归和最小二乘法拟合建立无线电探空可降水量（RS-PWV）与GPS对流层延迟（GPS-ZTD）、地面温度及大气压之间的直接转换模型，并将直接转换模型得到的PWV分别与RS-PWV及GPS反演得到的可降水量（GPS-PWV）进行比较。结果表明，RS-PWV与GPS-ZTD之间存在良好的线性关系，相关系数达0.927 6；RS-PWV与4阶拟合温度和大气压呈现较好的相关性，相关系数分别为0.640 1和－0.626 3；基于ZTD的单阶单因子模型PWV与GPS-PWV的相关系数达到0.969 9；基于ZTD、温度及大气压的单阶多因子模型PWV比基于ZTD的单阶单因子模型PWV精度明显提高，RMS从4.3 mm提高到3.3 mm。     

Sentinel-2卫星落叶松林龄信息反演

林龄结构信息能够有效反映区域森林群落不同生长阶段的固碳能力，对于评估森林生态系统的健康状况具有重要意义。本研究以中国温带典型优势树种落叶松林为研究对象，分别选择其芽萌动期、展叶期和落叶期时段的Sentinel-2影像，采用多元线性回归（MLR）、随机森林（RF）、支持向量机回归（SVR）、前馈反向传播神经网络（BP）以及多元自适应回归样条（MARS）等5种方法依次构建落叶松林龄反演模型。通过相关性分析首先确定最佳遥感反演物候期，并在此基础上根据相关性差异筛选出5个最优特征变量用于模型反演，分别为冠层含水量（CWC），归一化水体指数（NDWI），叶面积指数（LAI），光合有效辐射吸收率（FAPAR）和植被覆盖度（FVC）。研究结果表明，展叶期为落叶松林最佳遥感反演物候期。除植被衰减指数（PSRI）以及落叶期的NDVI、RVI外，落叶松林龄与各指标之间均呈负相关关系，其中与冠层含水量（CWC）的相关性最高，pearson相关系数达到-0.74（p<0.01）。此外，不同模型反演结果表明，随机森林模型（RF）为最佳落叶松林龄估测模型，其平均决定系数R²和平均均方根误差RMSE分别为0.89和2.91 a；多元线性回归模型（MLR）的林龄估测结果最差，其平均决定系数R²和平均均方根误差RMSE仅为0.57和5.69 a，非线性模型能更好的解释林龄与建模变量之间的关系。     

利用水准数据的天津市地面沉降时空特征分析

地面不均匀沉降可能对城市的发展与人民的安全造成危害，天津市的地面沉降情况尤为严重。针对该问题，本文收集天津市2005—2012年、2016—2017年水准观测数据，以固定水准点位的沉降量、沉降速率、沉降加速率为状态向量，构建卡尔曼滤波模型，对天津市历年的水准观测数据进行滤波；根据滤波后的结果，本文利用多项式加权内插的方法，以距离、沉降速率、沉降加速率信息确定权值大小，对地面沉降情况进行内插；并以中误差作为精度评定参数，比较多种内插方法的精度。通过对内插结果的试验分析发现，2005—2017年天津市地面累计平均沉降量为394.477 5 mm，最大沉降量为1 143.5 mm；主要沉降区域为北辰、大港、塘沽等地区，且随着时间的增长，这些区域呈现漏斗式下沉。试验证明本文结合卡尔曼滤波与多项式加权内插的方式能够较好地反映地面沉降的时空特征分布情况并对未来一段时间的沉降情况进行预测，对天津市的城市发展及建设有一定的参考意义。