IMPROVED FORECASTING OF COLD AIR OUTBREAKS OVER SOUTHERN CHINA THROUGH OROGRAPHIC GRAVITY WAVE DRAG PARAMETERIZATION

The parameterization of gravity wave drag induced by sub-grid scale orography(GWDO), which has been used in the regional model based on the Global/Regional Assimilation and Prediction System for Tropical Mesoscale Model(GRAPES_TMM), is extended to include the effect of mountain flow blocking drag(MBD). The extended scheme is evaluated against non-GWDO parameterization, including a cold air outbreak over southern China and a monthly verification in February 2012. The experiment results show that the GWDO and MBD parameterization both improves the forecasting of the cold air outbreaks over southern China, as well as alleviations of system bias of GRAPES_TMM.(1) The extended scheme alleviates the strong southerly wind and high surface temperature simulation during the cold air outbreak, especially over northern Guangxi and Guangdong(NGG) province, where local high surface temperature simulation reduces nearly 5 degree.(2) The MBD parameterization improves southerly wind simulations over NGG, as well as surface temperature forecasts improvement over Guangxi, Guizhou province and southern Yunnan-Guizhou plateau(YUP), and low level southerly wind simulation improvement over intertidal zone over south China.(3) The formation of MBD is mainly in the mountain area(Wuyi, Daba mountain, east of YUP) and coastal area. The MBD over plateau, which is mainly formed at the west of 105°E, is stronger and thicker than that over Nanling mountain.(4) The improvement of GWDO and MBD parameterization is stable in model physics. MBD parameterization demonstrates more overall improvements in the forecasts than GWDO, and the larger of the model forecast error is, the greater improvements of MBD contribute to. Overall, the extended GWDO scheme successfully improves the simulations of meteorological elements forecasting during cold air outbreaks.     

南北地震带北段流体资料地震预测效能检验

以南北地震带北段长时间、 连续并有多次震例记录的流体观测资料为研究对象, 使用Molchan图表法对其与周边地震的关系进行了检验和分析, 计算了时间占有率、 预测效能和概率增益等参数。 结果表明, 南北地震带北段各台项的预测效能差别较大。 整体看来, 甘东南地区的观测资料检验效果较好, 表现为概率增益较大; 青海东部地区的多个测项预测效能检验结果较好, 但概率增益较小; 宁夏北部贺兰山东麓断裂附近两台项的报准率差别不大, 但概率增益、 时间占有率等却都不同。 此外, 从前兆资料变化时间上看, 短期异常和长期异常都较多, 中期异常较少。     

2013年岷县—漳县MS6.6地震前水氡浓度的临界慢化现象研究

基于临界慢化理论, 以2013年7月22日甘肃岷县—漳县M_S6.6地震前南北构造带及邻区水氡浓度观测资料为例, 逐一计算了表征临界慢化现象的自相关系数和方差。 研究结果表明, 2013年岷县—漳县M_S6.6地震前, 10个台点水氡浓度资料表现出较明显的临界慢化现象, 且出现慢化现象的观测点空间分布具有一定丛集性, 慢化持续时间呈现出由南向北迁移的特征。 综合分析认为, 临界慢化方法可以有效识别水氡资料蕴含的慢化信息, 这些早期异常信号对判定前兆异常所处阶段以及深入理解前兆资料变化的物理内涵具有重要的科学意义。     

废弃泥浆底部真空−上部堆载预压模型试验研究

针对工程泥浆回填废弃矿坑处置的安全问题,开展底部真空和上部堆载预压处理废弃工程泥浆的模型试验,探讨该技术在废弃矿坑回填处置工程应用的可行性。试验结果表明,底部真空和上部堆载预压使得泥浆含水率显著降低及泥土的强度明显提高,处理一个月后,含水率从初始450%降低至95%～105%,体积减量达到73.4%;不排水强度由初始为0的状态提高至9.8～13.4 kPa。在初始的静置阶段,泥浆颗粒沉积存在重力分异现象,粗颗粒在底部沉积有助于缓解真空预压过程中淤堵问题。底部真空作用下,泥浆中孔隙水渗流方向并非完全一维向下,在径向存在水力梯度。处理后泥土压缩性与软土相近,渗透性优于软土。基于试验结果和大应变固结理论,考虑泥浆的自重固结以及压缩性与渗透性的非线性变化,利用有限差分法分析了单次回填厚度对泥浆层固结时间和减量效果的影响,提出了现场实施的工艺参数建议。     

预应力混凝土渡槽抗震性能的试验研究

基于预应力混凝土渡槽的低周反复荷载试验,对其受力过程、破坏形态、滞回曲线、刚度退化、耗能能力等抗震性能进行了研究与分析。试验结果表明：预应力混凝土渡槽的破坏形态为弯剪破坏,滞回曲线在加载的初期阶段表现出一定的捏拢效应,滞回曲线总体呈明显的梭形,且较为丰满,耗能能力强,抗震性能优良;配筋合适的预应力混凝土渡槽在加载初期对裂缝控制具有良好的表现,渡槽整体具有良好的延性;在整个加载过程中,渡槽试件的刚度退化明显,刚度退化主要集中在开裂后至屈服这一阶段。     

基于重整化群方法的红层软岩损伤破坏逾渗阈值研究

逾渗现象广泛存在于大自然中,当物体中起决定性作用的关键变量变化至某一阈值时,其状态发生突变,此时关键变量的临界值称为逾渗阈值。岩石在水的作用下的损伤破坏过程中存在着逾渗现象,可通过重整化群的方法来研究。本文针对华南地区广泛分布的红层软岩,探讨了其在损伤过程中的逾渗现象与破坏的本质关联。通过对典型红层软岩的微观结构分析,概化出红层软岩的骨架构件和胶结物构件,建立红层软岩的重整化群模型的基本单元,将基本单元进行组合,建立出红层软岩的重整化群模型。根据重整化变换规则,推导计算出其逾渗阈值。研究表明:当红层软岩在荷载条件下的破坏临近逾渗阈值时,其内部结构发生大量破坏,软岩内部从无序损伤突变为有序损伤,继之损伤破坏加剧,由稳定破坏向非稳定破坏突变,最终导致其失稳破坏。研究对揭示红层软岩损伤破坏机理具有重要意义。     

绥芬河基准站井下地震计观测性能分析

绥芬河基准站是黑龙江省地震烈度速报与预警工程新建基准站,配备GL-CS60B型井下地震计进行地震观测,为验证该地震计观测性能,以GL-CS60型地表地震计作为参考,进行方位角检验和标定计算,并对比分析2套地震计台基背景噪声水平,结果发现：井下地震计各项参数达到标准,其中方位角为164.349°。井下地震计抗干扰能力较强,尤其对于1—20 Hz频段的人为干扰压制作用明显,其台基背景噪声水平达Ⅰ级,观测数据质量更佳。     

鄂尔多斯盆地黄土塬地震采集技术进展

鄂尔多斯盆地南部黄土塬地区油气资源丰富,但是受表层复杂黄土地质地貌影响,一度被认为是地震勘探的"禁区".经过几十年来地球物理学者对黄土塬采集方法不断的理论创新与实践验证,已经具备了一套成熟的、适合于黄土塬的地震勘探技术.本文主要是对鄂尔多斯盆地黄土塬目前比较成熟的地震采集技术现状进行介绍,包括:经过多年的实践,已经形成一套成熟的表层结构调查方法开展表层结构精细调查,来指导地震波的逐点激发因素设计;为了确保激发子波的能量和频带,通过"多井组合、基于岩性、含水性"的逐点井深设计;提出的黄土塬沟中弯线法、山地多线法、蛛网状三维、滚动非纵和三维等一系列的高效益、低成本地震观测系统,解决了黄土塬地震勘探的诸多难点问题.最后,对未来黄土塬地震采集技术的发展趋势进行展望.     

晚中新世以来亚洲季风阶段性演化的海陆记录

本文在综合对比晚新生代以来中国黄土高原黄土一红粘土沉积、西北太平洋粉尘沉积、南海有孔虫、阿拉伯海有孔虫记录的基础上,探讨了大约8Ma以来亚洲季风的阶段性演化历史。结果发现,黄土高原粉尘沉积在8Ma前后大规模出现,在3．5Ma前后大幅增加;印度季风在8Ma前后形成(或显著加强);南海ODP1146站位浮游有孔虫Neoglcboquadrina丰度也有两次明显增加,表明海水表面温度不断降低和海洋生产力的增加,指示东亚冬季风作用增强。北太平洋()DP885／886钻孔风成粉尘通量也有增加,指示亚洲内陆进一步的干旱化和冬季风作用的增强。印度洋沉积通量在11Ma前后开始增加。在9～8Ma时出现峰值,表明喜马拉雅山和青藏高原南部逐渐隆起。当隆起达到足够高度时,导致亚洲内陆干旱气候带扩大,同时提供大量粉尘并向东传输到中国北方和北太平洋地区。青藏高原北缘山前盆地的沉积记录显示,在3．6Ma时,高原北部的进一步快速隆升过程可能影响到整个高原,从而导致亚洲内陆更加干旱化,东亚季风增强,粉尘沉积加快,南海及印度洋陆源沉积作用加剧。     

斜轴式望远镜动力学建模与鲁棒控制

斜轴式望远镜是一种新颖的望远镜结构, 其独特的结构设计更适合南极等极端气候环境, 但目前国内外缺乏针对斜轴式望远镜详细的动力学建模与控制研究. 提出一套斜轴式望远镜动力学建模与鲁棒控制方法, 首先, 对斜轴式望远镜进行了动力学分析, 采用拉格朗日法建立望远镜2自由度刚体模型; 接着, 结合望远镜驱动系统的柔性和所受干扰, 完成了斜轴式望远镜的干扰情况下刚柔耦合系统数学模型的推导; 然后, 针对抗干扰问题, 根据所建数学模型, 设计了基于干扰观测器的滑模控制器, 对于所受干扰进行抑制, 实现了斜轴式望远镜的鲁棒控制; 最后, 仿真结果显示, 在考虑模型的非线性外部干扰的情况下, 相比于传统的比例-积分-微分控制器, 基于干扰观测器的滑模控制器使得系统具有更好的动态性能和抗干扰特性.