Research Progress and Prospect on Reactivation of Ancient Landslides

The ancient landslide has endured long-term slope evolution which results in its complicated material and special rock-soil properties. The risk of ancient landslide reactivation is substantially increasing due to the increase of intensified human engineering activities and the frequency of extreme weather events. Many ancient landslides have been reactivated all over the world and led to serious fatalities and severe damage to many important engineering facilities such as transportation and hydropower engineering projects. On the basis of the analysis of the research situation about the ancient landslides at home and abroad, the main research advances were summarized including the regional developing laws and recognizing of the ancient landslides, the mechanics properties of ancient landslide body and related sliding zone, reactivation mechanism of ancient landslides, reactivating process and modeling analysis of ancient landslides, early recognization of ancient landslide reactivation, etc. To meet the demands of disaster prevention and reduction, three key scientific issues were put forward to be solved: ①automaticaly establishing the methodology and identification criterions for recognition of ancient landslide; ②revealing the reactivation mechanism of ancient landslide based on a new strength theory; ③establishing the early rapid recognition method and predictive model for ancient landslide reactivation. Solving the above mentioned scientific theory and methodology will facilitate the planning and site selection of major projects as well as the disaster prevention and reduction in ancient landslide developing areas.     

川滇黔邻区龙马溪组页岩气富集主控因素与勘探方向

中国的页岩气资源评价必须立足于中国主要陆块的地质条件与构造演化特点之上,对于不同层系、不同地区的页岩气选区评价,也必须抓住关键因素。川滇黔邻区的五峰组-龙马溪组富有机质页岩发育,但保存条件较渝东南地区更为复杂。印支期以来,该区经历了多期次构造应力场转换,断裂、褶皱发育,因此,建立针对性的页岩气选区评价参数体系是该区页岩气勘探走出困局的当务之急。本文在分析该区已有页岩气钻井成效的基础上,立足于扬子海相层系页岩气勘探应是基于保存条件的"连续型甜点区"的选区评价基本思路,结合前人研究成果,系统梳理出一套评价指标体系。该体系涵盖5大因素(区域盖层、直接盖层、底板条件、页岩层自身条件、构造改造强度)、4个等级、17个选区评价参数。另外,根据已有相关钻井数据,总结提出了5个页岩气层评价表征参数(含气量、孔隙度、电阻率、氮气组分含量和压力系数)。根据该指标体系,对川滇黔邻区的主要构造单元进行了梳理分析,优选出5个有利区,提出了各有利区的首选可能突破点。本研究对复杂构造区页岩气有利区带优选具有一定的指导意义。     

华南飑线系统对流与层云区闪电起始和通道位置处的云微物理特征

利用广州S波段双偏振雷达观测数据和低频电场探测阵列三维闪电定位数据, 分析了2017年5月4日和5月8日华南地区两次飑线过程中闪电起始和通道位置处的雷达偏振参量和降水粒子特征。两次飑线中约80%的闪电起始和通道(统称闪电放电)定位于对流区。对流区闪电放电位置处的雷达反射率(Z_H)要比层云区平均大4~5 dBZ, 其它偏振参量的平均值较为接近。闪电放电位置处的Z_H中值随高度增加而减小, 但差分反射率(Z_DR)、差分传播相移率(K_DP)和共极化相关系数(CC)在-10 ℃层以上随高度变化不大; -10 ℃层以下, 对流区闪电放电位置对应Z_DR和K_DP随高度下降明显增大。闪电起始位置的平均Z_H比闪电通道位置处的平均Z_H大1~2 dBZ, 但前者在对流区内对应Z_H分布峰值区间为25~30 dBZ, 弱于后者的30~35 dBZ; 同时, 它们的对比关系在-20 ℃层上下不同。对流区内闪电放电位置处的主导性粒子是霰和冰晶, 它们的区域占比接近。在层云区内, 闪电放电位置主要是干雪和冰晶, 干雪区域的占比显著大于冰晶。      

基于邻域最优概率的GRAPES快速更新循环同化预报系统逐时降水订正方法

针对高分辨率数值天气预报的时空不确定性, 利用邻域最优概率方法对华南区域GRAPES快速更新循环同化预报系统的24 h预报进行逐时降水订正和检验评估。结果表明: (1)邻域法能改善模式降水预报的空间不确定性, 最优邻域半径随降水等级增加而减小, 强降水的最优邻域半径约为60 km; (2)通过引入时间滞后因子, 可进一步改善模式不同时间起报的不确定性, 结合Brier评分确定了时间滞后窗为4 h; (3)提出基于邻域最优概率阈值的降雨进行分级订正方法, 有效提升了降水客观预报能力, 晴雨预报较模式全部为正技巧, TS评分达到0.89以上, 总体提升幅度约5.3%;强降水预报同样均为正技巧, TS评分呈先降后升趋势, 在12 h时效前后预报效果最优, 进一步提升了GRAPES快速更新循环同化预报系统的业务预报水平。      

1958～2018年永定河流域蒸发皿蒸发量的变化特征及其影响因子分析

基于永定河流域1958～2018年14个气象站的逐日观测数据,采用气候倾向率、Mann–Kendall趋势检验法分析蒸发皿蒸发量时空变化特征,并通过完全相关系数和多元回归分析识别气候因子与蒸发量的相关程度并定量计算其贡献率。结果表明:在全球气候变暖的背景下,60年来永定河流域气温以0.29°C/10 a的速率上升,而蒸发皿蒸发量不增反减,以－48.88 mm/10 a的速率显著下降（标准化统计量Z=－4.5）,该流域存在明显的“蒸发悖论”现象。流域蒸发量表现出显著的时空分布差异性,在季节上,春、夏季蒸发量分别占全年蒸发量的35%和37%,且春、夏两季蒸发量下降趋势较为显著;在空间上,永定河流域下游平原区下降趋势较上游山区（天镇、蔚县等地区）更为显著。完全相关分析表明,净辐射、平均风速和空气饱和差与蒸发量具有较强的相关性;贡献率分析表明,与基准期 1958～1979 年相比,1980～2018 年平均风速和净辐射减少对蒸发量减少的贡献率分别为77%和66%,空气饱和差的贡献率为－41%,净辐射和平均风速的减少是导致蒸发皿蒸发量下降的主要影响因素。     

全球云水量气候分布及变化趋势特征分析

采用20世纪再分析版本2c数据集的云水量逐月再分析数据,通过数理统计方法,分析了1960～2014年全球、海洋和陆地上空云水量的分布和变化特征及其与水汽通量的关系。结果表明:1）全球云水量空间分布不均,海洋高于陆地且比例约为4﹕3,中低纬海洋、陆地上空云水量变化趋势分别为0.07 g m?2 (10 a)?1和?0.04 g m?2 (10 a)?1,季节性差异主要体现于夏季在热带辐合带和南半球海洋高,冬季在北半球海洋和南半球陆地高。2）对比六大洲发现,云水量最高的南美洲有最快增加趋势,为0.46 g m?2 (10 a)?1,同时云水量最低的非洲有最快降低趋势,为?0.59 g m?2 (10 a)?1。3）中低层整层水汽通量散度场的辐合、辐散区和云水量的高、低值区相对应,云水量与水汽通量散度变化呈负相关（相关系数为?0.44）,负相关关系在赤道附近的低纬地区显著。本文揭示了在全球变暖背景下,大气中云水量分布和变化的时空格局,为模式参数化和未来气候预估提供参考。     

Ka/Ku双波段云雷达反演空气垂直运动速度和雨滴谱方法研究及初步应用

在Ka波段云雷达上升级改造建成的Ka/Ku（Ka和Ku波段波长分别为8.9 mm和2.2 cm）双波段云雷达2019年用于华南云降水垂直结构观测,以改进云内动力和微物理参数探测能力。为了利用该双波段云雷达研究华南降水微物理和动力结构,本文提出了基于双波段云雷达回波强度谱密度（S_Z）数据和最优估计技术的云内空气垂直运动速度（V_air）、雨滴谱（DSD）、含水量（LWC）、雨强（R）的反演方法（DWSZ）,雨区衰减的订正方法。利用2019年在广东龙门观测的一次降水过程数据,对比分析了云雷达反演的微物理参数与雨滴谱直接观测量,并检验了云雷达反演的低层空气垂直运动速度,利用反演结果分析了一次混合云过程的V_air与这些微物理参数的垂直结构和相互关系。结果表明:Ka/Ku双波段云雷达合理反演了微降水微物理和动力参数及其垂直分布,经过衰减订正的Ka和Ku波段回波强度偏差明显减小。该双波段云雷达数据可以用于分析0～30 dBZ回波强度的云降水垂直结构。本次过程为混合云降水,对流单体前部存在明显的上升气流,后部存在下沉气流;从平均垂直结构来看:V_air和粒子平均直径（D_m）在2 km高度层到达最大,粒子数密度（N_w）、LWC和R在2 km以下明显增强,粒子直径却减小,水汽凝结过程、雨滴碰并云滴是本次过程的主要机制。这一工作验证了Ka和Ku波段组合的双波段云雷达的可行性,为Ka/Ku波段云雷达技术的推广,单波段云雷达反演算法进一步改进,云降水精细结构分析等提供了基础。     

微波辐射计在对流天气预报中的应用

选取2016—2018年每年4—9月份RPG-HATPRO型42通道微波辐射计观测的不稳定指数参数(K、SI、CAPE、LI)及水汽参数(IWV、LWP),研究得出各参数触发雷雨大风、短时强降水的阈值条件为K>37℃、SI<-1℃、IWV>60 kg/m~2、LWP>400 g/m~2,而LI、CAPE无法对3种天气类型进行区分。利用费舍判别分析方法,将不稳定指数参数及水汽参数作为预报因子,建立预报方程并进行检验,结果表明:二级判别方程预测对流天气的准确率为76%,可以作为预报对流天气的辅助工具;多级判别方程不能很好地区分3种天气类型,但将其作为修正后的二级判别方程使用,能提高对流天气的测中概率。     

一种基于属性值变化程度定权的聚类算法

针对经典K-means聚类算法以欧氏距离作为相似度判断法则进行聚类划分,而未考虑聚类对象的各属性值对聚类划分的影响程度存在差异的问题,该文提出了一种基于属性值变化程度定权的聚类算法。通过采用Iris dataset数据进行实验,该算法相对于其他聚类算法获得了更好的聚类效果,且该算法适用于生物物种分类、遥感影像识别等工作领域,能提高聚类运算的精准度。     

GPS高层建筑物动态特性的小波分析提取

针对高层建筑物GPS动态监测数据特点,该文将小波分析技术应用于高层建筑物动态特性提取,研究了数据处理时4种阈值选取准则的好坏,针对观测数据不同阶段振幅和频率不同,提出分段、分层处理数据的思想,为了获得更全面的观测信号,将小波包分析应用于数据处理。结果表明:自适应阈值准则更适用于高层建筑物动态数据处理,采用分段分层的处理方法,既能满足去噪要求又能提取丰富的变形信息,小波包分析能有效提取高层建筑物动态特性,保留更多的动态信息。