高性能机载云粒子成像仪研制及应用

机载云粒子成像仪是目前直接观测云中粒子谱分布和形状特征的关键设备,在云物理结构探测、遥感反演验证、数值模式云物理过程改进和人工影响天气等领域具有十分重要的作用。因此,针对现有进口仪器性能和应用方面的不足,开发更高性能的云粒子探测仪器十分必要。通过2011年启动的国家重大科学仪器设备开发专项—机载云粒子谱仪与成像仪研制项目,研制出国产高性能机载云粒子测量系统。经过多年的研制和反复测试,解决和显著改进了激光光束均匀化、弱信号探测、多路并行处理及微粒消衍射等关键技术,从而提高了探测器像元的光功率均匀性和一致性,使光斑区域内平均光功率密度提高约3倍,从而改进了粒子成像能力。采用更高分辨率国产光电线阵探测器,测量响应时间明显缩短,对小云粒子的探测能力明显提高。研制的仪器通过一系列基础参数测试、系统优化、环境适应性实验和累计60多架次的飞行测试。对2018年11月5日进行的两架次对比探测结果的初步分析表明,新研制的云粒子成像仪对小粒子浓度的测量精度较进口仪器提高一个量级左右,测量数据起伏更小,稳定性更高,并且可正确获得更清晰可靠的云粒子形态特征。      

板块俯冲中水分运移过程及其地球物理含义

流体/水分在地球演化过程中具有重要作用,它的存在可以提高地质体的扩散及蠕变,降低岩石/地幔的固液相限,对地质体的地球物理性质、地质灾害诱发、地质构造演化等都有着重要的作用.在板块俯冲区,流体/水分的影响贯穿了整个动力学过程,但板块深部脱水还存在着争议,且目前系统地研究水分在整个俯冲中的迁移过程及其地球物理意义的工作还较少.本次研究以我国东北地区为例,借助于地球动力学数值模拟,利用二维岩石化学-热-力学耦合的数值计算程序,建立西太平洋板块向欧亚大陆岩石圈俯冲的数值模拟模型,模拟了板块俯冲整个连续动力学过程中流体/水分的迁移过程.模拟与分析结果表明,板块俯冲过程中水分的迁移过程可分为三个阶段:洋壳水化、板块浅(中)部脱水、板块深部脱水.进一步揭示了洋壳水化过程中水分渗流通道形成、水分渗流以及板块及地幔物质水化反应的机制;解释了板块浅(中)部脱水过程对火山岛弧、弧后盆地及低速异常带形成的作用,以及对~410 km不连续带的影响;模型演化过程中观察到的板块深部脱水现象说明了存在板块深部脱水的可能性,而且板块深部脱水可以较好地解释部分内陆火山以及部分地区地幔柱(岩浆羽)和深源地震的成因.研究展示了板块俯冲过程中水分运移的地球物理意义.     

基于核磁共振技术的大理岩三轴压缩损伤规律研究

岩样为大理岩,进行了围压20 MPa、不同轴压的常规三轴压缩试验和核磁共振测试试验,测得大理岩在三轴压缩后的应力-应变曲线、弛豫时间T2谱分布和孔隙度,建立了孔隙度与损伤度之间的函数关系。结果表明,（1）孔隙度和轴压比的拟合函数显示,随着轴压的增加,大理岩孔隙度呈指数增长;轴压比小于70%时,大理岩产生弹性变形,孔隙度增长较小,轴压比处于70%～90%阶段时,大理岩以塑性变形为主,孔隙度明显增大,轴压比大于90%时,大理岩产生强烈扩容,孔隙度成倍增长;（2）大理岩内部裂隙数量和裂纹开度均随着轴压的增大而不断增大;（3）损伤度与孔隙度或轴压比的函数关系表明,随着轴压比的增大,大理岩的损伤度不断增大,相同外荷载产生的有效应力也不断增大。     

松嫩平原东部土地利用时空动态变化分析

基于1985、2000、2017年3期土地利用遥感监测数据,利用土地利用转移矩阵、重心模型、生态环境质量指数等方法,对松嫩平原东部30年间土地利用转型时空变化特征及生态环境效应进行分析.结果表明：1985~2015年,松嫩平原东部地区土地利用以耕地和林地为主,分布界线清晰.土地利用强度持续增加,前期增加较快,后期趋缓.土地利用转型主要表现为农业生产用地持续增加,生态用地持续减少,建设用地小幅增加,前期变化剧烈,后期趋缓.土地利用转型方向较为稳定.重心转移轨迹变化较大,其中变化最大的是1985~2000年,水域的转移轨迹向西北方向偏移76.34 km.松嫩平原区域生态环境质量指数从1985年的0.395持续下降至2017年的0.361,生态环境质量持续恶化.2017年空间分布以中质量区和中低质量区为主,农业生产用地与草地、未利用地之间的相互转变是影响生态环境质量变化的主要因素.     

黑土肥力质量评价的生物指标研究进展

由于受到自然因素和人类掠夺式开发利用的影响,黑土肥力下降不断加剧,对国家粮食安全构成重大威胁,黑土肥力质量评价指标已成为当今土壤学的研究热点.传统的研究涉及较多化学和物理指标,近年来生物检测技术迅猛发展,土壤生物指标因其灵敏性较高已逐渐成为土壤肥力质量评价的重要参数,但还没有形成统一的标准,因此有必要梳理一下土壤生物指标.本文对近些年土壤微生物、酶活性及动物等土壤肥力质量评价的生物指标的研究进展进行了综述,为黑土肥力质量评价提供新的研究思路和手段.     

基于GIS的浑河冲洪积扇地浅层地下水防污性能评价

以DRASTIC方法为基础,结合浑河冲洪积扇地区的实际情况,利用AHP法重新确定了防污性能评价指标的权重.充分借助GIS软件,进行了浅层地下水防污性能的综合评价和编图.评价结果与区域环境水文地质条件基本吻合.     

东北黑土地质量调查成果

正2016～2018年,中国地质调查局沈阳地质调查中心承担了"东北黑土地1∶25万土地质量地球化学调查"项目,目标是查明东北黑土地耕地集中分布区土壤地球化学分布分配特征、土地质量状况,为耕地质量提升服务;查清重点地区特色优质耕地资源分布,为贫困地区经济社会发展服务;查明东北黑土地退化的规模、强度、成因和生态风险,为黑土地保护服务.     

基于ArcGIS和3DS Max的砖平房震害三维可视化方法研究

震害预测系统可为防震减灾提供良好的技术支持,并随着GIS技术和震害预测理论的不断完善日趋成熟。但传统的震害预测软件的结果大都以表格、曲线、直方图等二维形式进行显示,很难直观地反映建筑物震害的实体特征。因此,文中针对如何使用主流的3D建模软件建立房屋震害模型进行了研究,有效地将房屋纹理与震害信息进行合成,并结合主流的GIS软件——ArcGIS9.0,以砖平房震害为例实现了房屋震害的三维可视化,进一步促进了三维可视化技术在防震减灾方面的应用,为房屋震害可视化提供了一条新的思路,也为基于GIS的3D震害预测软件的建立提供了一条新的思路,具有一定的现实意义     

水源热泵系统对地下水水质及微生物的影响

为了解地下水源热泵运行对地下水环境（地下水化学、水质及微生物）的影响,本文利用沈阳市已建地下水源热泵工程场地,对回灌井定期（2013年7月至2015年10月）监测水质及微生物,并对监测数据进行分析.结果表明：水源热泵系统运行对地下水化学类型（由HCO₃·SO₄-Ca·Mg型变化为监测早期的HCO₃·SO₄·Cl-Na·Ca及监测后期的HCO3_{·SO4-Na·Ca·Mg型）及微生物的生长速率（温度变高或变低均抑制微生物的数量）产生了一定的影响;对地下水中稳定化学组分的浓度影响不大,对"三氮"及Fe、Mn浓度产生波动,导致地下水质量等级略有变化.因而今后工作还需进一步加强热泵系统运行对地下水环境影响监测.}