热带印度洋环流动力与季风相互作用研究进展

围绕中国科学院战略性先导科技专项"泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设"之子课题"热带印度洋环流动力与季风相互作用及其影响",从热带印度洋上层海洋环流、盐度变异对印度洋典型海气耦合过程的影响、印度洋海气相互作用及其对泛第三极水汽输送的影响方面回顾了热带印度洋环流动力与季风相互作用的研究进展.针对国内外研究发展的现状,提出热带印度洋上层经向、纬向、垂向流系间三维联动机制,海盆尺度热盐再分配对局地海-气模态变异的响应和反馈机制,热带印度洋典型海气耦合模态对泛第三极地区气候变化的影响机理等关键科学问题亟待解决.开展该子课题研究的最终目标是：全面认识和理解热带印度洋上层环流体系,加深印度洋海洋环流动力与海气相互作用及其对泛第三极经向水汽输送作用的理解,提高泛第三极地区气候预测水平,提升丝绸之路海上观测航道监测保障能力,从而为"一带一路"倡议和"21世纪海上丝绸之路"建设服务.     

北印度洋-南海季风区热带海洋极端波候变化特征

利用1979—2016年ERA-Interim有效波高（SWH）和海表风场数据,分析了南海-北印度洋极端海浪场分布和变化.结果表明：南海-北印度洋极端SWH分布和极端风速分布形态以及年际变化趋势高度一致,说明了涌浪为主的北印度洋和风浪为主的南海一样,极端SWH都由局地的极端风速控制;强极端SWH主要分布在阿拉伯海以及南海北部,阿拉伯海北部增长与该区域气旋强度增强有着密切关系,而南海的极端SWH主要受东北季风控制;东非沿岸极端SWH线性增长趋势则与索马里急流的年代际尺度上有逐渐增强的线性趋势有关.北印度洋及南海海域极端SWH距平场的EOF分析结果表明,南海极端SWH与北印度洋表现出反相变化的特征.北印度洋（南海海域）极端SWH多出现在西南季风（东北季风）期间,因为在西南季风（东北季风）期间,极端风速也相对增强.     

热带山区高时空分辨率NDVI融合精度及其影响因素分析

高时空分辨率NDVI时序数据作为遥感应用中的重要数据源,对土地覆被动态变化监测具有重要意义,特别是在地表高程变化显著、气候条件复杂、景观异质性强烈的热带山区。虽然当前学者们提出了诸多时空数据融合模型,但针对这些模型在热带山区的NDVI数据融合精度及其影响因素分析尚不多见。对此,本文选取3类时空数据融合方法（权重函数法、概率统计法和多种混合法）中具有代表性的4个模型：STARFM（Spatial and Temporal Adaptive Reflectance Fusion Model）、RASTFM（Spatial and Temporal Adaptive Reflectance Fusion Model）、ESTARFM（Enhanced Spatial and Temporal Adaptive Reflectance Fusion Model）、BSFM（Bayesian Spatiotemporal Fusion Model） （STARFM、ESTARFM为权重函数法;BSFM为概率统计法;RASTFM为多种混合法）,选择位于我国热带山区的纳板河流域作为研究区。对融合模型的数据源选择、研究区的地形及景观空间异质性、融合模型、以及薄云和雾霾等大气条件等影响因素进行分析,研究结果表明：① 数据融合精度随输入影像之间的时间间隔及其相对变化量增加而降低;融合中输入的高、低空间分辨率数据光谱匹配度越高,融合精度越高（OLI优于Sentinel-2; MODIS优于VIIRS）;经过BRDF校正的数据能够有效提高各模型的融合精度;② 地形及空间异质性对融合结果精度影响显著,融合精度与空间异质性呈负相关,本研究中融合精度随着坡度的增大而减小,但坡向对融合精度的影响较小;地形对RASTFM的影响较其他模型低;③ 融合模型中输入的高质量影像越多,模型的融合精度往往越高;④ 薄云和雾霾会对融合精度产生显著负面影响。本研究的结果对于改进热带山地地区的高时空数据融合模型,生产热带山区复杂地理环境的高精度高时空分辨率NDVI数据集具有重要的参考价值。     

2018～2022年甘东南地区岩石圈磁场时空变化特征

利用2018～2022年流动地磁场三分量矢量数据,结合甘东南地区活动构造的特征分析了四期岩石圈磁场的年变化特征。研究结果显示：2018～2021年岩石圈磁场水平矢量在华南块体与巴颜喀拉块体和柴达木块体交汇区域以及柴达木块体内部的东昆仑断裂带东段北东向区域有转向、对冲及幅值减小的异常变化,岩石圈磁场磁偏角、总强度、垂直强度也有高梯度带或者明显的正负分区现象;2021～2022年岩石圈磁场模量整体减小,依据磁场与应力的关系可以推断2021～2022年甘东南地区应力处于加载状态,岩石圈磁异常区域迁移至西秦岭北缘断裂带西段至东昆仑断裂带东段之间,该地区地震危险性增强,应重点关注。     

2021年5月22日玛多MS 7.4地震周边地区岩石圈磁场变化及地震前后异常特征分析

利用2018—2021年连续4年流动地磁数据,分析了2021年5月22日玛多MS 7.4地震前后周边区域岩石圈磁场部分要素变化特征,结果显示,震前1—3年岩石圈磁场水平矢量在震中100 km范围内出现了幅值减小、方向转向或无规律变化的弱变化现象,震中位于磁倾角、总强度、垂直分量的梯度带;震前1—2年,水平矢量的弱变化的特征更明显,弱变化区域更靠近震中,震中在磁倾角、总强度、垂直分量的“0”变线周围20km范围内;在震前2—3年,震中周边200km范围内,岩石圈磁场水平矢量方向与断层走向有较高的一致性;震后,水平矢量的弱变化现象消失。震前两期至震后一期结果显示,震中位置与磁偏角、磁倾角、总强度、垂直分量“0”变线的距离经历了“远—近—远”的过程,说明玛多震中地下应力的变化与上述要素“0”变线的分布关系密切,这些要素可以作为震磁异常的佐证。     

湖北长湖水生植物多样性及群落演替

在2011年的调查基础上,结合已有资料,研究长湖水生植物多样性、群落特征、水生植被分布现状及水生植物多样性的动态变化和群落演替规律,探讨驱动水生植物群落演替的主导因素.结果显示长湖现有水生植物95种,水生植物优势群落12个.与1985年相比,长湖水生植物无论是在优势种还是优势群落上均发生了巨大变化,从原来以沉水植物为主的优势群落逐步演替为以挺水植物+漂浮浮叶植物为优势的水生植物群落.同时水生植被分布面积急剧缩小,生物量显著下降,2011年全湖水生植被覆盖率仅为4.2%,单位面积平均生物量只有2001年的10%,全湖生物总量相比于2006年下降了88.5%.分析表明,大规模围网养殖等人为干扰活动及水体富营养化是致使长湖水生植物多样性显著下降和群落发生逆向演替的主要原因.     

基于小波细节信息的重力源参数估算

小波多尺度分析方法在位场数据处理领域得到了广泛关注.目前,人们对利用该方法分离位场数据所得到的小波细节横向边缘信息认知不够深入,有必要做进一步探究.本文首先采用小波多尺度位场分离方法分离出区域和局部重力异常,然后利用haar小波变换HVD模法对局部异常信息进行多尺度分析,将所得到的小波细节信息进行水平、垂直和对角线方向分解,探测出局部异常体的横向边缘特征,并利用频谱分析方法估测出场源深度.最后,通过理论模型和南非Witwatersrand Basin航空实测重力数据进行分析,表明小波多尺度分析方法不仅能很好地实现位场分离、近似提取异常体场源深度,还可以利用小波细节信息有效地分辨出局部异常体的横向边缘特征,提高其识别精度.     

滑体段采用m法模型的抗滑桩计算方法

在目前的抗滑桩设计计算方法中,多将抗滑桩与滑体间的作用力简化为已知荷载,而忽略了该力与桩位移直接相关的特点。对目前的计算模型进行了改进,采用m法模型模拟桩前滑体对桩的抗力,并分别对桩在滑面以上、以下的部分建立计算方程,应用幂级数法解得其位移及内力的表达式,再利用桩的上、下段在滑面处的变形协调条件,求得该截面的弯矩和剪力,最终得到整个桩的变形和内力以及桩、土之间的作用力。最后,分别应用该方法和有限元法对一算例进行计算,其结果吻合很好,证明了该方法的正确性。     

基于GNSS浮标和验潮资料的HY-2A卫星高度计绝对定标

为探测我国HY-2A卫星高度计海面高测量绝对偏差及其在轨运行状态,本文利用GNSS浮标星下点同步测量和验潮资料海面高传递方法在山东千里岩和珠海担杆岛海域开展定标研究。为验证GNSS浮标定标方法的准确性,还对国外卫星Jason-2和Saral进行了定标实验。实验表明GNSS浮标绝对海面高测量精度达2 cm,对Jason-2和Saral高度计多个周期定标得到的海面高偏差均值分别为5.7 cm和-2.3 cm,与国际专门定标场的结果符合较好。2014年9月和2015年5月HY-2A卫星高度计浮标定标结果分别是-65 cm和-91 cm,因两次结果差异显著,故又利用千里岩验潮站资料对HY-2A卫星高度计第56至73周期进行了定标分析,结果证明HY-2A卫星海面高存在约-51 cm/a的漂移,置信度为95%的回归分析表明浮标和验潮定标结果符合。本文研究结果表明在我国尚无专门定标场的情况下,可利用GNSS浮标对我国高度计实施灵活、精准的在轨绝对定标,在有高度计轨迹经过验潮站的情况下可使用验潮资料结合精密大地水准面模型进行绝对定标。     

地质雷达探测技术在岩溶地形勘察中的应用

岩溶地形的有效勘察是保证岩溶地区工程施工安全与质量的重要因素.从应用条件来看,地质雷达方法较其它地球物理方法更适应浅层复杂岩溶地形的勘察.这里介绍了地质雷达在岩溶地形勘察中的工作原理和方法,分析了在岩溶地区雷达波的传播特点与曲线特征,结合工程实例,探讨了地质雷达在岩溶地形勘察中的应用.经分析认为,该技术能够有效地完成岩溶地区的工程地质勘察工作,有较好的发展前景和应用价值.