基于深度学习的中尺度涡检测技术及其在声场中的应用

针对海洋中尺度涡的检测与参数提取问题,本文使用中尺度涡SAR图像数据集,提出基于深度学习的EddyYolo目标检测模型进行中尺度涡的涡旋中心和涡旋水平尺度的多目标检测,并且提取涡心位置和涡旋水平半径等参数.实验结果表明:本文提出的EddyYolo模型实现了涡旋中心和涡旋水平尺度的多目标检测,检测准确率达到94%.在此基础上,结合二维高斯涡模型和三维中尺度涡模型,本文提出了基于卫星遥感与声学对中尺度涡的联合建模方法.     

动力地形控制下的大河水系演化

大河既是人类文明的发源地,也是大陆地貌乃至地球表层系统中最重要的组成部分。大河水系形成与演化的决定性因素是大陆构造演化引起地形的改变。传统观念认为,大河水系的演化主要受板块构造的影响即“构造地形”,但越来越多的证据表明,地球地形并非单纯由板块水平运动塑造,还包括由地幔对流造成的“动力地形”的影响。从深部地幔对流控制下的动力地形与地貌演化模型两方面,分别介绍了其概念,模拟计算以及模型验证。并以北美、澳大利亚、南美以及非洲的大河水系演化为例,阐明了大河水系的演化与长波长动力地形之间存在的耦合关系,相对于构造作用的局部影响,长波长动力地形能影响甚至改变大陆尺度上的水系演化模式。最后简要综述了亚洲的构造背景及动力地形研究进展,亚洲特别是东亚地区从侏罗世开始就受到了多阶段板块汇聚与俯冲的影响,动力地形情况复杂,但最近的研究表明东亚地区的水系演化与动力地形之间存在相应联系,这对亚洲地区的构造—沉积演化研究具有重要的指示意义。     

根-土复合体的三轴试验及其强度分析

植被根系对土体的强度有显著影响。现有研究缺乏准确的模型描述根-土复合体破坏时应力状态。为量化植被根系对土体强度的贡献,采用一系列固结不排水三轴试验研究了含根量对根-土复合体强度特征的影响,并基于能量耗散原理建立了根-土复合体强度预测模型,最后对比分析了试验结果与模型预测值。结果表明:根系可显著提高根-土复合体强度,当含根量为0.486%,根-土复合体的偏应力较素土增大了1.70倍,抗剪强度较素土提高了72.1%,围压较小时根系对土体强度的提高更为显著;根-土复合体内摩擦角随含根量的增加变化较小,而根-土复合体的黏聚力随含根量的增加而逐渐增大;根-土复合体模型预测值与试验结果较为接近,表明该模型具有较高的准确率和可靠度。研究成果可为根-土复合体强度特性理论研究提供参考,并为根-土复合体强度预测提供了可靠方法。     

海底扇规模优质储集体的分布模式与成因分析——以上新世—更新世孟加拉扇为例

利用高品质3D地震资料搜索刻画深水水道—朵叶复合体的沉积构成并揭示油气储集体的分布模式对于深水油气勘探具有重要的指导意义。利用PaleoScan全三维智能解释手段和三色(RGB)混相分频技术识别解剖了孟加拉扇上新统—更新统深水水道—天然堤体系6种富砂沉积单元,包括补给水道、分支水道、似点坝、决口扇、漫溢扇和末端朵叶。研究认为:补给水道、决口扇、末端朵叶是潜在的规模且优质深水油气储集体类型;而漫溢扇、分支水道和似点坝分别是潜在的规模非优质、非优质非规模以及优质非规模深水油气储层类型。补给水道主要分布在水道—朵叶复合体的上游和中游;决口扇、漫溢扇、分支水道和似点坝主要发育在水道—朵叶复合体的中游;而分支水道和末端朵叶主要分布在水道—朵叶复合体的下游。漫溢扇向供源水道一侧楔状增厚,形成“砂盖泥”的格局;而决口扇向供源水道一侧楔状减薄直至尖灭形成“泥包砂”的格局,相应形成海底扇岩性圈闭。     

Telecommunication interactions between microplates and basal mantle LLSVPs.SCIEI北大核心CSCD

基于海洋地质地球物理观测建立的板块构造理论意味着板块和浅部地幔共同演化,然而地幔底部尤其是大型横波低速异常区(LLSVP)与板块(尤其微板块)运动和演化之间是否存在关联仍有争议。一些研究认为LLSVP长期保持稳定,而另一些模型则认为它与各级板块存在相互作用。为此,本文通过总结前人成果,并基于近期发表的板块重建和地幔对流模型进行进一步分析,探讨微板块运动和LLSVP的演化关系。模拟结果表明,微板块与大板块类似,俯冲后通常会下沉至核幔边界。微幔块会推动地幔底部热的物质聚集并形成大的热化学结构。该热化学结构与层析成像揭示的LLSVP基本吻合。下地幔径向流速场和温度场的二阶结构与地表速度场散度的二阶结构随时间的移动轨迹相似,表明深浅部圈层的耦合演化,但是下地幔结构演化一般会滞后于浅表。在微幔块推挤之下,地幔柱优先沿着地幔底部热化学结构的边缘形成,且有时会被推至热化学结构的内部。地幔柱上升至浅部后,能够导致岩石圈弱化甚至裂解或板块边界跃迁,形成微板块。因此,地幔底部LLSVP不是稳定或静止的,而是与微板块动态协同演化,并通过地幔柱与浅表板块边界发生遥相关,从而控制微板块生成场所。     

Petrogenesis of ore-bearing porphyry of a porphyry Cu deposit at Mujicun in the North China Craton and its geological implicationsSCIEI北大核心CSCD

国内外学者对发育于弧环境和碰撞造山环境的斑岩铜矿成岩机制已取得了深刻的理解,但对产出在克拉通内部的斑岩铜矿成岩机制在认识上还有所欠缺。本文报道了侵位于144Ma木吉村斑岩铜矿内的含矿闪长玢岩的岩石地球化学资料,以揭示木吉村斑岩铜矿的含矿斑岩成因。岩石地球化学资料显示:含矿闪长玢岩具有较低的(^(87)Sr/^(86)Sr)i值(0.70599~70690)和εNd(t)值(-19.4~-14.9),富集轻稀土元素(LREEs)和大离子亲石元素(LILEs),相对亏损元素Y和Yb。木吉村含矿斑岩与王安镇杂岩体镁铁质岩(辉石岩、角闪石岩、辉长岩、辉长闪长岩、安山岩)具有相似的微量元素配分模式、Sr-Nd同位素组成及亲EMⅠ地幔特征,这些岩浆岩呈现持续性的成份演化趋势,反映出它们的同源性。木吉村含矿斑岩及相关的镁铁质岩石具有相对较低的(^(87)Sr/^(86)Sr)i值(0.70564~706897)和εNd(t)值(-19.4~-13.8),显著区别于中上地壳同位素区域。含矿斑岩起源于伸展背景下富集地幔部分熔融形成的玄武质岩浆,其上升过程中遭受了一定程度的下地壳混染。玄武质岩浆在深部岩浆房发生堆晶作用形成具典型堆晶结构的角闪石岩等基性岩,随后在浅部岩浆房经历两阶段辉长岩-辉长闪长岩、安山岩-闪长玢岩系列分离结晶作用形成含矿斑岩。此过程可能是形成华北克拉通木吉村斑岩铜矿含矿斑岩的机制和动力诱因。     

面向四维变分资料同化的NSAS积云深对流参数化方案的简化及线性化研究

GRAPES全球四维变分资料同化系统需要积云深对流参数化方案的线性化与伴随方案,直接采用原始复杂参数化方案进行线性化并不可行,需要发展简化光滑方案来减缓非线性与非连续性特征。GRAPES全球模式采用NSAS积云对流参数化方案,积云深对流对环境的反馈主要通过补偿下沉来实现,研究突出补偿下沉作用,忽略降水蒸发、动量反馈等贡献,形成简化方案。采用输入温、湿度廓线加入不同幅度小扰动方法,评估参数化方案计算的温度、比湿时间倾向对输入扰动的敏感性,检验非线性与非连续特征。提出避免或减缓非连续“开关”的方法,在简化方案的基础上发展了简化光滑方案。简化光滑方案与原始积云深对流方案相比,在对流触发上一致,在对流的位温与比湿倾向、降水的时序模拟等方面相似,而在减缓非线性、避免非连续性方面显著优于原始方案。基于简化光滑方案发展的线性化方案表明,对小于2倍分析增量幅度的扰动,线性化方案可以较好地模拟非线性方案的扰动发展。发展的简化光滑方案具有合理性和实用性。      

甘肃东南部两次极端致灾暴雨对比分析

为了研究甘肃东南部相同气候背景条件下极端暴雨天气的成因,提高极端暴雨强度和落区预报的准确率,利用NCEP再分析、自动气象站降水、常规观测资料及卫星云图资料,对2013年8月7日和2017年8月7日发生在甘肃东南部两次极端暴雨进行对比分析。结果表明:两次极端暴雨天气过程都伴随着短时强降水等强对流性天气,具有降水量大、雨强强、灾害重的特点,其中冷空气的强度对暴雨落区、空间分布以及影响系统移动以及对流强度产生重要影响。在强冷空气和高空低槽、低层切变线影响下,暴雨区偏南,强降水区域小,持续时间短,不稳定条件更好,对流强度更强;在弱冷空气和高原槽、低层低涡、低空急流作用下,暴雨区偏北,强降水范围大,持续时间长,大气湿层厚度大,低层水汽辐合强度、涡度以及垂直速度更强,降水效率更高,但对流强度相对较弱。卫星云图上,在强冷空气的影响下对流发展旺盛,形成强中尺度对流云团,对流云团呈带状;在弱冷空气作用下对流云团尺度小,发展范围小,有暖云降水特征,降水效率高。     

基于支持向量机的双偏振雷达对流降水类型识别方法研究

利用基于T矩阵法建立的降水粒子雷达探测模型,建立了基于支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的雷达降水类型识别模型。通过样本数据归一化预处理,并考虑到样本集中各偏振参量间是非线性的,择优选径向基核函数作为非线性支持向量机的核函数,采用粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)获取最优核函数参数C和γ,使模型达到较高分类预测准确率。建立的SVM雷达降水类型识别模型,在各仰角的预测准确率于X波段可达80%以上,于S波段可达95%左右。进一步分析发现,当多波长下预测降水类型相同时,分类预测结果准确率可达97.3%,而错误的概率仅为2.7%。可见,所建立的SVM雷达降水类型识别模型,有效提高了雷达对流天气下降水类型的识别能力。     

初始场和分辨率对WRF模拟对流性降水的影响

文章利用WRF模式分析了2015年7月29日内蒙古中部地区一次典型冷涡过程带来的对流性降水,探讨了初始场和网格分辨率对对流性降水模拟结果的影响。初始场和网格分辨率均会影响模式模拟结果,对于对流性短时强降水而言,在相同的初始场条件下,网格分辨率越高,对降水强度和落区的预报越准确,而在相同的高分辨率网格条件下,初始场的精度越高,模拟不同等级降水的TS评分均较高,表明在高分辨率网格和高精度的初始场条件下,模式对不同等级的降水均有较好的模拟。