同化FY3B/IRAS资料对GRAPES分析场影响诊断

GRAPES(Globe and Regional Assimilation and Prediction System)变分系统能够同化常规资料和非常规卫星资料,这些被同化的资料究竟对同化系统得到的分析场有何影响,目前国内外尚未见相关的研究文献。为此,首次采用基于信息熵信号自由度思想,诊断风云三号B星(FY3B)红外分光计(Infrared Atmospheric Sounder,IRAS)资料对GRAPES分析场的影响。诊断过程中,采用数值逼近方法,统计2012年12月24日18时到2013年1月22日00时共114个时次IRAS资料对GRAPES分析场影响,结果表明,IRAS中高层通道亮温资料对GRAPES分析场影响比地表通道20观测亮温的影响大,地表通道8和9观测亮温对分析场影响较大。前24个GRAPES变分同化时次每个时次IRAS通道亮温对分析场影响的贡献率分析结果显示,高层通道和H_2O通道贡献率较大。个例分析结果表明,在同化探空资料基础上加入IRAS资料后,温度和湿度增量场变化幅度较大,表明IRAS资料对分析场有降温和增湿作用。     

Landsat 8热红外数据定标参数的变化及其对地表温度反演的影响

Landsat系列卫星上的TIRS热红外传感器数据已被大量应用,针对TIRS数据的地表温度反演也相继开发出一些算法,并有一些研究对TIRS数据的定标及其地表温度反演算法的精度进行了对比。本文主要就TIRS热红外传感器定标参数的变化,结合这些定标参数变化的时间点对有关地表温度反演算法的适用性和有效性进行分析,特别是对劈窗算法是否适合当前的TIRS数据进行了讨论,以使用户能够对Landsat 8 TIRS热红外数据的正确使用有进一步的认识。总的看来,由于视域外杂散光的影响,TIRS数据的定标精度仍达不到设计目标,TIRS第11波段的不确定性仍成倍大于TIRS 10波段。因此,在Landsat团队未彻底解决这一问题之前,同时用TIRS第10、第11这两个差距较大的波段构成的劈窗算法来反演地表温度,其精度存在较大的不确定性,US6-S团队仍在致力于改进第11波段的精度,改进后的波段可以用劈窗策法。目前应以TIRS第10单波段的方式来反演地表温度为宜。     

不同遥感影像的城市热岛空间分布特征分析

针对传统的地面观测方式很难全面掌握城市地面热岛的空间分布情况的问题,该文将HJ-1B卫星热红外图像代表的亮温图和采用HJ-1B卫星反演的温度图像正规化,利用量化等级体系对同一地区的亮温分布图和温度分布图进行划分,提出并采用间隙度指数对不同影像的高温区进行空间分布进行评价。实验结果表明:基于热红外影像的城市热岛空间分布比基于热红外影像反演的温度图的热岛空间分布更为集中,为研究不同影像之间的城市热岛空间分布提供了一种评价方法。     

耕作措施对土壤有机碳稳定性的影响——以黑龙江省与吉林省典型地区为例

采用传统的化学方法、红外光谱(IR)技术和固态~(13)C核磁共振(NMR)技术,研究黑龙江与吉林土壤有机碳的含量及结构特征,探讨耕作措施对不同地区土壤有机碳稳定性的影响。研究结果表明:短期免耕耕作处理并没有显著增加土壤有机碳含量。但与免耕前相比,免耕后土壤有机质的脂族性减弱,稳定碳/不稳定碳的比值增加,免耕后土壤胡敏素中烷基C/烷氧C和疏水C/亲水C的比值均呈增加趋势,疏水程度增加。因此,短期免耕虽然不能显著增加土壤有机碳含量,但是能够增强土壤有机碳的稳定性。     

基于CT扫描的煤岩孔裂隙表征

煤岩中孔隙与裂隙的结构、形态等特征直接影响煤层气在煤层中的聚集和运移。为对煤岩中孔裂隙类型及孔裂隙的空间分布进行表征,选取宁武盆地中煤阶煤岩,利用微CT扫描技术对煤岩进行扫描获得CT图像,运用FDK算法重建煤岩的灰度图像并基于宏观孔隙度值对灰度图像进行二值化分割,对CT图像中的微裂纹目标进行了识别;利用CT扫描获得的图像依据煤岩中基质、孔裂隙及矿物组分均表现出不同的CT值分布,实现了煤岩中孔裂隙的三维建模,对煤岩中孔裂隙的尺度以及空间分布进行综合表征。研究成果为后期研究煤岩中气体吸附-解吸-渗流的多尺度过程奠定了基础。      

高压下天然菱铁矿的压缩性和电子结构研究

采用同步辐射光源和金刚石对顶砧(DAC)技术,对天然菱铁矿的压缩性和电子结构进行了原位X射线衍射(XRD)和X射线吸收近边结构谱(XANES)测试研究。在室温下随着压力逐渐升高至50.2 GPa,菱铁矿保持方解石型结构不变,但是逐渐向Na Cl型结构转变;刚性[CO3]2-基团平行于ab-平面定向排列使c轴的压缩性大于a轴。菱铁矿在44.6~47.1 GPa之间发生电子由高自旋态(HS)向低自旋态(LS)的转变,表现为体积塌陷8%。HS菱铁矿的等温状态方程参数为K0=112(5)GPa和K'0=4.6(3)。首次采用XANES技术对菱铁矿中Fe2+的电子结构进行了研究,结果表明:随着压力升高至37.3 GPa,Fe2+的配位和局域对称并未发生明显变化;此后电子结构开始转变,Fe2+的3d轨道分裂能降低,电子跃迁概率增大,呈现LS特性。     

基于多参量归一化的花岗岩巷道岩爆预测试验研究

通过室内模拟花岗岩巷道岩爆试验,基于线性函数转换的归一化算法,将试验中获得的声发射场和红外温度场等多参量进行归一化处理,在分析其原始曲线特征的基础上,分析各参量在同一尺度下的演化特征,综合研究花岗岩巷道岩爆前兆。研究结果表明:声发射事件率、声发射能率、最高和最低红外辐射温度均适合作为岩爆灾害预测的主要参数。岩爆发生过程中各参量经过归一化处理,在统一尺度下能够快速、有效地识别岩爆发生的前兆。声发射能量加速释放是岩爆发生的早期预警信息;声发射平静期可作为岩爆灾害预警与采取控制措施的关键时期;最低辐射温度突降和最高辐射温度突增表明岩爆随时都有可能发生,这是岩爆发生的征兆。试验结果为岩爆灾害预测研究提供了新的方法和依据。     

单个油包裹体和微区沥青显微红外光谱分峰拟合技术及应用

针对单个油包裹体和储层沥青等结构复杂样品傅里叶变换显微红外光谱吸收峰严重重叠的问题,基于高斯、洛伦茨函数或其组合(高斯-洛伦茨)模型理论,采用显微红外分峰拟合技术,对塔中北坡顺托果勒地区单个油包裹体成熟度和储层沥青成因进行了系统分析,并取得了4点认识:(1) 通过与Pironon对合成油包裹体的峰位坐标区域化划分吸收峰对比,认为分峰拟合技术更为真实地反映各子峰的面积,而且能够识别重叠区“隐蔽”的吸收峰,有助于准确判别有机质的结构组成;(2) 高斯、洛伦茨函数或其组合(高斯-洛伦茨)模型拟合子峰时,高斯-洛伦茨函数分布拟合的吸收峰与实测光谱吻合度较高,噪音目标越低拟合效果越好,但计算耗时越长,故优选噪音目标在1~10高斯-洛伦茨函数分布拟合各子峰;(3) 结合流体包裹体系统分析和均一温度-埋藏史投影法,单个油包裹体显微红外参数(CH_2a/CH_3a、X_inc、X_std等)揭示塔中北坡顺托果勒地区存在3期油充注,分别为加里东晚期、晚海西期和喜山期;(4) 显微红外光谱定量化分析是研究储层沥青多成因化和多期次油气充注叠加作用的有效手段,分析结果说明塔中北坡顺托果勒地区储层沥青经历了生物降解、氧化降解和水洗淋滤作用.      

扫描声呐技术在近平台钻井船就位中的应用

近平台钻井船就位前,需对就位区域进行精细地貌调查,目前常规物探调查方法难以实现。通过对扫描声呐系统工作原理和特点进行研究,总结出了一整套应用于近平台钻井船精细地貌调查方法、解释程序和注意事项,有效解决了常规物探调查难以实现、精度低等难题。本文结合扫描声呐技术在近平台钻井船就位项目实际案例,展示了其高精度、高效性等技术特点及作业优势,为以后近平台钻井船就位区域地貌精细调查项目实施提供了指导与参考。     

NAMs柯石英中结构水的红外光谱和第一性原理计算

从微观尺度研究结构水的分布状态可以为超高压变质岩的形成环境、构造演化动力学过程提供重要的依据.为探讨大别山地区超高压变质岩中"名义上无水矿物"（nominal anhydrous minerals,NAMs）结构水的分布特征、赋存状态与超微结构缺陷的关系,对大别山石马地区榴辉岩中的柯石英进行了傅立叶变换红外光谱（FTIR）分析和第一性原理计算.FTIR研究表明柯石英主要吸收峰为（Ⅰ）3 561~3 580 cm-1、（Ⅱ）3 433~3 462 cm-1和（Ⅲ）3 412~3 425 cm-1;柯石英颗粒结构水含量为15×10-6~52×10-6,平均值是32×10-6.第一性原理理论计算得到了柯石英（4H）_Si和（AlH）_Si复合缺陷超晶胞模型（2×1×1）的形成能分别是-4.92 eV和-3.10 eV;含氢缺陷模型计算结果得到3 526 cm-1和3 198 cm-1的拉曼峰与柯石英的合成实验结果基本符合.FTIR分析表明石马地区柯石英结构水含量具有不均一性;模拟计算得到（4H）_Si复合缺陷模型比（AlH）_Si有更低的复合缺陷形成能,有更加稳定的结构,柯石英结构水中（OH）₄$ \Leftrightarrow $Si氢结合机制是优先模式,为实验研究提供理论依据.