摩擦生热对断层演化过程的影响:Ruina-和Chester-Higgs-模型的对比分析

利用速率-状态摩擦定律(Rate-and State-Dependent Friction Law:简称RSF定律),结合McKenzie-Brune摩擦生热模型,本文分别从Ruina提出的RSF定律和Chester-Higgs提出的RSF定律出发,通过一维弹簧-滑块模型,采用四阶变步长的Dormand-Prince算法,对断层演化过程进行了数值模拟,探讨了摩擦生热对断层演化进程的影响.模拟结果显示,与Ruina-模型相比,Chester-Higgs-模型在断层高速滑动时存有更大的摩擦强度,表明摩擦生热对断层具有一定的强化作用,且同临界滑移距离的取值相关.而且,Chester-Higgs-模型在失稳时的断层面温度远远低于Ruina-模型,表明摩擦生热在断层演化过程中能抑制断层面温度的剧烈升高,且正应力和临界滑移距离越大,两种模型的温差越为明显,而断层的刚度和尺度则对温度的影响很小.模拟两种模型周期演化过程的结果表明,在相同的初始条件下,Chester-Higgs-模型给出的断层失稳周期明显比Ruina-模型更短,说明摩擦生热对断层自身演化最显著的影响是较大地缩短了地震重复发生周期.当断层进入周期性演化后,Chester-Higgs-模型给出的摩擦强度大于Ruina-模型,且对第一次非周期性失稳的摩擦强度和剩余应力的继承性更好.另外,由ChesterHiggs-模型给出的静态应力降远小于Ruina-模型给出的结果,所对应的单个事件的滑移量也小于Ruina-模型.     

海底天然气水合物的饱和度预测技术

海底天然气水合物的储量主要取决于水合物的分布面积、水合物稳定带的厚度、沉积层的孔隙度及水合物的饱和度(或充填率)等,其中水合物在沉积物孔隙中的饱和度对其储量的估计具有重要意义。目前很难通过原地直接测量来获得这种饱和度数据,一般根据地球化学或地球物理方法取得。水合物饱和度预测技术主要有：利用岩心孔隙水氯离子浓度、地球物理测井、地震波速度等间接手段。每一种技术都不是完善的,而海底含水合物的沉积物又是一个复杂的系统,在预测中应根据实际情况选择比较合适的方法,并尽量选择一种以上的方法或模型作多方法校正。     

湖南地区分布式地震活动性模型在PSHA中的应用研究

本文采用了空间光滑地震活动性模型,该模型无需潜在震源区划分,同时发展了概率地震危险性分析新方法。根据三种地震目录资料建立了三种地震活动性模型,利用高斯光滑函数获得了湖南区域内的比值分布特征,使用了两种典型的衰减模型,计算了50年内超越概率10％的地震动峰值加速度（PGA）分布。其分析结果显示PGA分布特征与中国地震动参数区划图大体一致,部分区域PGA提高,PGA达0．05g的区域显著扩大,其中包括邵阳、湘潭、吉首、怀化等重要城市,而这种PGA分布特征与该地区地震活动性特征是一致的。概率危险性曲线的结果表明常德等地区的潜在地震危险性比湖南区域内其他城市高。表明此模型用于地震危险性计算中是简便易行的,且具有较高的精度。尤其对于地质和地震构造信息缺乏的弱震区和中强震区,该方法作为替代方法并有着广泛的应用价值。     

超短高能涡轮钻具研制及应用

针对超深层强研磨、高硬度地层机械钻速慢的问题,研制了一种超短高能涡轮钻具,并对其进行了参数校核和现场应用。该涡轮钻具创新设计了多曲面3D转子叶片,基于流体力学CFX软件,优化了转子叶片空间形态布局,使叶片的水力能量转化效率提高45%,扭矩增加了43.55%;通过将装有叶片的动力端和装有止推轴承的轴承端合二为一,使分体式的涡轮芯轴改进为一体式结构,长度由进口涡轮钻具的15 m缩短至8.3 m,大幅提高了涡轮钻具的可下入性和安全性,缩短了划眼和通井作业时间;最后采用有限元仿真对涡轮钻具产生的扭矩和丝扣连接强度进行了校核测试。该涡轮钻具先后在博孜、元坝等区块石英砂岩、火成岩、砾石层地层的48口井中成功应用,应用混合钻头后机械钻速平均提高100%,为我国深层超深层钻井提供了有力保障。     

长江流域国家级非物质文化遗产的时空分布特征

以长江流域为研究区,从非物质文化遗产的起源时间出发,运用GIS空间分析方法,探究不同时期流域内非物质文化遗产的数量特征和空间分布模式,结果表明：(1)流域内非物质文化遗产数量明朝、清朝最多,先秦次之;不同类别非物质文化遗产在各历史时期的数量分布不均,主要集中在先秦、明朝和清朝;(2)不同历史时期非遗的空间聚集性与其数量关联较大,先秦、明朝和清朝非遗聚集特征显著;(3)不同历史时期非遗的分布中心主要沿东—西走向,且主要分布在长江中下游地区。     

北部湾暖池水域表层沉积特征及其环境指示

海洋暖池的发展、变化及其效应与沉积环境有密切关系。文章对北部湾暖池主要水域进行表层沉积物取样,测试鉴定其粒度、化学元素、微体古生物化石,并对数据进行分析比较。结果表明:研究区物源来自陆区上陆壳风化,在水动力作用下粒度组成分异明显,平均粒径为1.1Φ~6.9Φ(Φ=-log2d,d为直径,单位:mm)。常量元素以SiO_2占优,其平均质量分数最高达到66.61%,其次为Al_2O_3;微量元素的质量分数平均为9.05~297.00μg×g-1,稀土元素的平均质量分数为0.34~69.43μg×g~(-1),化学蚀变指数(CIA)平均为47.33,轻重稀土元素分馏比为7.46~10.07。古生物多样性指数(H')为0~2.52。在海湾尺度下化学要素分布的空间异质性显著。在研究区西部,大部分化学元素质量分数高,沉积物颗粒最细,稀土元素分馏显著,CIA较高,物质来源多样,古生产力较高;而东部则几乎表现相反,以砂质沉积物为主,除了CaO、MnO、Sr较高之外,大部分元素质量分数低且稀土元素分馏弱,CIA低下,古生产力偏低,显示出物源有限和海洋自生碳酸盐沉积的可能性。浮游类有孔虫以表层暖水种占优,硅藻为热带和亚热带种,属种内在结构显示出暖水、高盐等特征。该暖池兼具一定的独立性和开放性,对生物活动、生物多样性乃至碳酸盐沉积等具有维护作用。     

基于CMIP3与CMIP5模式对北太平洋大气环流模态的评估分析

以美国国家海洋和大气局-环境科学协作研究所(NOAA-CIRES)二十世纪大气再分析数据集第二套c版(Twentieth-Century Reanalysis Dataset Version 2c;20CR V2c)资料所提取的二十世纪北太平洋大气环流模态作为观测参考值,利用泰勒图方法与谱分析方法,分别对太平洋北美型遥相关(Pacific-North America Teleconnection;PNA)与北太平洋涛动(North Pacific Oscillation;NPO)模态在国际耦合模式比较计划第三阶段(Coupled Model Intercomparison Project Phase 3;CMIP3)与CMIP5两套多模式数据集合中的表现进行了从空间型到时间周期的综合评估与对比分析工作,并对PNA的4个异常中心以及NPO的2个偶极子进行简化命名。评估结果表明:整体上CMIP5模式对PNA与NPO的空间型模拟能力要优于CMIP3模式,80%的CMIP5模式都能很好的体现与观测PNA/NPO模态相近的空间分布与振幅,而CMIP3模式只能达到约60%。在模式模拟优秀率上,CMIP5也远高CMIP3约10%。在使用谱分析方法对两套资料对时间模拟能力评估结果表明:CMIP5相比于CMIP3并没有太大的进步,整体合格率与CMIP3持平。其中大部分模式能够很好的模拟出同观测一致的PNA 1~2年和4~6年的年际周期,对其20~25年的年代际周期的模拟相对较差;而对NPO来说,更多模式的功率峰值都在1~2年周期上,而且只有约一半模式能够体现与观测相同的2~4年周期。     

高精度高空风预报技术探讨

针对航天气象保障中高分辨率高空风的预报需求，利用欧洲数值预报、GRAPESGFS、导航探空数据，通过WRF模式直接输出、高空风模式产品融合、动力统计订正等方法实现了20 km以下逐250 m的高空风短期预报，并选择2019年11月—2020年3月进行试验，结果表明：U风预报好于V风；5～14 km高空风预报效果好于其它层次；在模式产品融合基础上进行的动力统计订正，预报效果最好，对于同层U、V风，4 m/s偏差内预报准确率为77.4%,6 m/s偏差内预报准确率为93.2%。