一次暖云强降水主导的对流单体闪电活动特征

利用中国气象局雷电野外科学试验基地(CMA_FEBLS)三维闪电观测数据,结合广州双偏振雷达观测数据,分析了2017年5月7日广东一次暖云强降水对流单体的闪电活动及其与云降水结构的关系。该单体在4 h内产生1250个闪电,地闪比例约24%。绝大多数闪电出现在4~12 km高度,对应温度层为0℃至-40℃;闪电放电活动的峰值高度出现在8.5 km,对应环境温度约-19℃。分析的强降水单体宏观上呈现上正、中负、下正的三极性电荷结构,中部负电荷核心区约为-8℃至-15℃。在闪电活动区域中,由干雪粒子主导区域占比约82%,霰粒子主导区域占比约11%,且大部分与闪电活动关联的霰粒子主要位于4~8 km高度。总闪频数与30 dBZ雷达回波顶高、-20℃温度层上大于20 dBZ的回波体积具有较好的相关性。闪电活动的平均位置高度与20 dBZ雷达回波顶高和-20℃温度层上大于30 dBZ的回波体积具有较好的相关关系。闪电活动与最大降水强度之间具有较好的时序对应关系,单个闪电表征降水量的值为107 kg/fl量级。     

雷达相干性与NDVI经验模型

植被的覆盖程度是造成雷达影像失相干的重要因素。通常,在森林等植被覆盖严重的地区,相干性相对较低,而在城市等植被覆盖率较低的地区,相干性较高。本文基于2017年珠江三角洲地区的MODIS归一化植被指数（NDVI）与Sentinel-1雷达卫星影像相干性,建立线性回归和幂函数回归模型,并利用两种模型预测该地区2016年的相干性,最后通过F分布检验及残差分布比较两者的精度。试验结果表明,总体上幂函数模型的精度在拟合及预测方面均高于线性函数模型,因此,本文建议以幂函模型作为相干性及NDVI的经验模型。利用幂函数经验模型不仅能够较好地预测2016年珠三角地区的相干性,同时在预测云南地区的相干性中也获得了较高的精度,因此证明该经验模型具有一定的推广价值。     

车辆荷载作用下加筋土挡墙的静动响应现场试验

为研究车辆荷载作用下加筋土挡墙的静动力响应规律,以330国道K139+100~K139+400路段的模块式加筋土挡墙为原型,通过埋设动静土压力盒、柔性位移计以及加速度计等元器件,测试了车辆荷载作用下加筋土挡墙的筋材拉应变、面墙后侧向土压力、加筋体后侧向土压力和挡墙的侧向变形等。结果表明:车辆荷载作用时,挡土墙面墙上部的响应加速度远大于下层;当车辆荷载作用在加筋体上时,车辆行车距离对加筋体内产生的动土压力影响不大,当车辆荷载作用在加筋体后时,车辆行车距离对加筋体内的动土压力大小及分布模式有很大影响。无论是在车辆静载作用下还是在车辆动载作用下,加筋体后侧向土压力远大于面墙后的侧向土压力。     

车镇凹陷大1断层对区域油气成藏控制作用的三维数值模拟

采用有限元方法模拟了大王庄地区的应力场分布状态。根据模拟结果,对比已知油气藏的分布位置,定量分析了大1断层对区域压应力分布的控制性作用,并以此为基础探讨了区域油气运聚成藏过程的主要影响因素。模型的构建主要基于车镇凹陷大王庄地区精细三维数据体,包括三个主要地层界面及近真实的大1断层产状。据此,得出以下研究结果:(1)通过调整边界条件发现,模型在NE-SW向的伸展作用下压性应力场低值区的分布与已知油藏的分布具有较好的对应关系,均围绕大1断层呈斜对称式分布;(2)认为这种油藏斜对称式分布特征应与大1断层在区域构造应力背景下对油气的沟通、疏导作用密切相关。     

Observations of Kuroshio intrusion into the South China Sea

To discuss the intrusion of the Kuroshio into the SCS, we examined the mixing between the North Pacific and South China Sea (SCS) waters based on in-situ CTD data collected in August and September 2008 and the moored ADCP data taken from mid September 2008 to early July 2009. The CTD survey included four meridional sections from 119°E to 122°E around the Luzon Strait, during which pressure, temperature, and salinity were measured. The CTD data show that the isopycnal surface tilted from the SCS to the North Pacific; and it was steeper in the lower layers than in the upper ones. Meanwhile, we found strong vertical mixing taken place in the areas near 121°E. The Kuroshio in high temperature and salinity intruded westward through Luzon Strait. The frequency of buoyancy was one order of magnitude greater than that of the common ones in the ocean, suggesting stronger stratification in the northeastern SCS. On the other hand, the long-term ADCP data show that before late October 2008, the direction of water flow in the SCS was eastward, and from November 2008 to late February 2009, it turned northwestward in the layers shallower than 150 m, while remained unchanged in deep layers from 200 to 450 m. From March to June 2009, the direction shifted with increasing depth from northward to southward, akin to the Ekman spiral. EOF analysis of the current time series revealed dominant empirical modes: the first mode corresponded to the mean current and showed that the Kuroshio intrusion occurred in the upper layers only from late December to early March. The temporal coefficient of the first and the second mode indicated clearly a dominant signal in a quasi-seasonal cycle.     

中国东部大陆边缘中生代晚期增生过程的数值模拟:以那丹哈达为例

许多现存造山带中均发现了洋岛玄武岩(OIB)和地幔柱型蛇绿岩记录,因此洋底高原增生是大陆生长的重要方式,但目前对控制洋底高原增生过程的机制仍不清楚。采用热-机械-岩石学模型数值模拟研究洋底高原的陆缘增生过程,结果显示洋底高原向大陆边缘增生具有3个控制因素:(1)减薄的大陆边缘;(2)海洋岩石圈中的"薄弱"层;(3)年轻的洋底高原。模拟结果与中国东北地区那丹哈达地体的野外构造解析结果和地球化学特征结合,揭示了洋底高原和东北亚大陆边缘的强烈挤压引起俯冲带的应变集中,产生与阿尔卑斯型褶皱相关的高角度逆冲断层和背冲断层,并伴随低级变质作用的构造折返过程。     

俯冲板片熔融柱的数值模拟:上覆板块破坏及动力地形效应

洋壳俯冲过程中温度、压力升高和密度差异,可导致俯冲板片熔融柱的快速上涌,并作用在上覆板块岩石圈地幔底部,从而导致岩石圈的破坏减薄以及地表形态的剧烈变化,该过程类似于地幔柱对岩石圈的破坏作用。目前,对于俯冲板片熔融柱的形成及其对岩石圈破坏程度的研究相对较少,特别是地表动力地形变化与深部岩石圈破坏作用之间的响应关系依然不清楚。为此,本文将利用I2VIS有限差分方法,基于质量守恒方程、动量守恒方程以及能量守恒方程,通过给定材料参数和一定边界条件,计算揭示俯冲洋壳在不同时间和不同深度下发生部分熔融并形成俯冲板片熔融柱的过程,从而模拟再现该熔融柱对上覆板块岩石圈的破坏过程,并进一步分析其导致的浅部地表地形变化响应。数值模拟结果显示,在大洋板片俯冲过程中,由俯冲的陆源沉积物以及洋壳形成的混合熔融柱垂向侵蚀岩石圈底部,造成岩石圈减薄。在熔融柱的横向侵蚀过程中,岩石圈地幔熔融范围增加,可达300 km。在地形变化方面,板块俯冲造成大陆前缘受挤压变形,引起构造变形,构造变形范围可达300 km。同时,与俯冲相关形成的熔融柱对岩石圈地幔底部的侵蚀作用逐渐增强,动力地形变化幅度增大,并持续抬升,最终可垂向抬升至4 km。动力地形的变化范围局限在300 km以内,这与岩石圈地幔的破坏范围保持一致。     

帝汶海槽构造与地震特征对深部板块的约束

帝汶海槽位于东南亚班达海与澳大利亚西北帝汶海之间的外班达岛弧,新近纪以来特别是晚中新世—晚上新世期间澳大利亚板块与班达岛弧的碰撞引发了帝汶岛的隆升和帝汶海槽的变形,影响了区域内的构造活动。澳大利亚西北大陆架边缘正断层主要控制了台地、地垒和地堑构造,帝汶海槽北部在弧—陆碰撞引发的帝汶岛隆升与海槽沉降双重作用下形成一系列逆冲和褶皱,海槽底部NE-SW向逆冲断层为海槽变形前锋,控制了海槽形态。构造特征与天然地震特征表明,澳大利亚板块与班达岛弧之间的班达俯冲带位于帝汶岛与内班达岛弧之间的翁拜海峡,以平均约62°的高角度俯冲,俯冲深度超过600 km,深部震源与上部震源之间存在明显的地震带间断,澳大利亚板块向东南亚板块下方的俯冲已逐渐减缓趋于停止,但由弧—陆碰撞引发的帝汶海槽与帝汶岛变形仍在持续,内班达岛弧正在沿班达海发生变形。在俯冲作用相对平衡的背景下,澳大利亚板块向东南亚板块下方的俯冲可能会转变为造山作用,未来内班达岛弧可能会隆升形成内、外班达岛弧双重造山带。