基于DEM的任意方向坡度计算方法

坡度是数字地形分析中重要的地形因子,在水文分析、土壤侵蚀模拟、地貌类型划分等地学分析及工程上均有广泛的应用。由于地形的各向异性,坡度在各个方向上并不相同。目前,基于DEM所提取的坡度,均是位于最陡方向上的坡度,而任意给定方向坡度计算是地学分析和工程应用中较为常见的问题。在对目前DEM坡度提取算法研究的基础上,通过数学分析,给出了格网DEM上任意方向格网点的坡度计算模型和计算流程,并给出了相应的计算实例,从而将坡度计算模型从特定方向推向任意方向,使DEM坡度计算更具普适性。     

一组可用于探测亚稳态橄榄石存在情况的震相

基于简化的波速结构,利用二维伪谱法研究了俯冲带不同位置震源激发的地震波的传播特征.发现当俯冲板块中存在6%的低速异常时,直达P波和直达S波之间存在波阵面近平面的易于识别的P-S转换震相,其传播方向不因震源位置偏离低速层的中心而改变.对于低速层的边界存在±2 km的随机起伏、低速层为楔形、周围介质为水平分层模型这三种情况,这组震相仍然清晰可辨.对于150 km长度的橄榄石楔,模拟结果显示仍然能在一定震中距范围内接收到这一震相.因此,可以尝试用这组震相来探测俯冲带亚稳态橄榄石的存在状态.     

藻类生长对沉积物上磷迁移转化的影响

通过模拟中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和沉积物共存体系,探究了富营养化条件下,藻类与沉积物对无机磷的吸收/吸附作用的相互影响。采用自制的金汞伏安微电极测定了藻与沉积物共存体系中溶解氧(DO)的含量变化,分析了体系中溶解氧含量变化与磷消耗速率以及沉积物中磷形态分布变化之间的关系。结果表明,在本课题研究范围内,共存的藻类与沉积物互相影响彼此对磷的消耗过程,1.0×10^4、5.0×10^4和1.0×10^5 cells/mL三种初始藻密度的中肋骨条藻(Skeletonema costatum)48 h后对磷的吸收百分比分别达54.7%、73.4%、93.8%,添加沉积物后分别降至21.3%、34.1%和51.9%;沉积物对培养基介质中的无机磷的吸附百分比为42.5%,加入三种不同藻密度的藻体后分别降至9.1%、2.8%及0.3%。高密度藻与沉积物共存体系的耗磷速率与体系DO含量呈显著负相关(p<0.05)。体系中DO浓度降低会促进沉积物中Fe-P向水体中释放,从而导致沉积物中铁结合态磷(Fe-P)含量的降低。可交换态磷(Ex-P)、有机磷(OP)和Fe-P是藻类存在时沉积物向水体中较易释放的形态。     

西-亚北极锋季节及年际特征分析

基于1982-2016年的OISST资料分析了西-亚北极锋(The Western Subarctic front,WSAF;37°N-45°N,146°E-152°E)强度与位置的季节及年际变化特征,结果表明:冬季WSAF强度最大,平均位置最靠南;夏季WSAF强度最小,平均位置最靠北;春秋两季WSAF强度、平均位置相当,位于冬夏之间;1982-2016年,WSAF强度逐渐增强,分布位置逐渐缓慢南移;各季节WSAF强度最大值稳定位于149°E附近,WSAF平均位置自西向东不断北移。在此基础上,分析了不同季节WSAF强度与黑潮-亲潮交汇区(The Kuroshio-Oyashio Confluence Region,KOCR)内水体性质的关系:KOCR内黑潮水特征显著时WSAF强度小,黑潮水特征不显著时WSAF强度大;利用EOF分析探寻了WSAF强度年际变化与KOCR内海温的关系:不同季节内WSAF年际变化与KOCR内海温相关性不显著,春、夏、秋季,随着KOCR内海温升高,WSAF强度减弱,而冬季WSAF强度随KOCR内海温升高而增强。     

2013年甘肃岷县MS6.6地震区域地震波传播模拟与地面运动特征研究

2013年7月22日，甘肃省定西市岷县发生M_S6.6地震，造成了严重的人员伤亡和经济损失.地震发生于青藏高原东北部边缘与甘肃东南部地区的交界处，是该区域一百多年以来发生的最大地震.分析本次地震观测数据显示，岷县M_S6.6地震产生的地震地面运动呈现出明显的区域变化特征.为了研究这种区域变化特征，本文使用全球CRUST1.0和SRTM30模型数据建立了甘肃岷县及周边地区的地下三维传播介质模型，使用并行的三维有限差分方法进行了岷县地震的区域地震波传播模拟，并与研究区内数字地震台网记录的地震观测资料进行对比.通过分析地面运动的峰值速度和持续时间的区域分布特征，发现：在青藏高原东北部边缘，较大的地形起伏对地面运动的峰值速度分布起主要影响作用；在青藏高原外围地区，地形起伏较小，而沉积层主要影响地面运动的峰值速度和持续时间，从而导致了明显的盆地效应，如地面运动的振幅放大和持续时间加长.因此，研究区剧烈的地形起伏和表层沉积层是影响地面运动的重要因素.     

2008年青海大柴旦Mw6.3地震地面运动模拟

2008年11月10日在青海柴达木盆地北缘发生了大柴旦M_W6.3地震,为了研究该地震的区域地震波传播与地面运动特征,本文利用地质资料和地壳速度结构研究成果,构建了柴达木盆地及周边区域三维传播介质模型,采用有限差分方法模拟了大柴旦地震波场传播过程以及地面运动分布特征.结果表明,柴达木盆地对波场传播有明显影响,表现为地震波传入盆地后在边界产生次生面波,盆地沉积物对地震波具有围陷作用,地震地面运动在盆地内振幅增大、持时延长.模拟结果给出的地震地面运动峰值速度分布以及理论地震图均和观测结果符合较好,反映数值模拟较好地给出了观测地面运动的主要特征以及传播介质模型的合理性.     

广佛都市圈网络外部性的城镇借用规模绩效检验

在城市网络外部性的环境下,借用规模可以使城镇突破地理距离和规模等级限制,通过网络联系实现城镇经济的共同增长。基于理论辨析,以城市网络的借用规模效应为视角,检验网络外部性下城镇借用规模绩效对城镇经济增长的作用。在回顾网络外部性理论的基础上,以广佛都市圈城镇作为研究对象,首先利用偏离均值标准差倍数的方法解析区域绩效、集聚阴影等特征;其次,基于城镇规模、借用规模、交通网络通达性、科技创新外溢性对城镇经济增长的耦合作用,建立多元回归模型检验网络外部性的发生机制。研究发现：① 城镇既有人口规模越小,区域绩效值越低,10万人的人口规模是绩效特征的分界点,大于和小于10万人的城镇分别呈现出借用规模绩效和集聚阴影特征;② 基于新增注册企业数量和企业网络点度的区域绩效均呈现出较为明显的圈层式空间特征,且基于企业网络点度检验的空间分异特征更为突出;都市圈主城区近郊圈层城镇的绩效较明显,而主城区远郊圈层城镇的集聚阴影现象显著;③ 新增注册企业数的绩效与城镇既有规模关系最为紧密,与区域交通枢纽、借用规模、借用绩效、跨镇合作专利等解释变量的弹性系数依次降低;区域交通网络、技术合作网络的提升有利于促进城镇要素集聚,并通过网络外部性效应影响都市圈的城镇化发展。     

城市下垫面对渤海湾海风锋特征影响的一次数值试验

海风锋与沿海强对流天气密切相关,而城市化发展对沿海地区下垫面的改变会对海风锋特征产生影响。鉴于此,本文利用耦合了新一代城市物理方案UCP-BEM(Urban Canopy Parameterization-Building Energy Model)的WRF(Weather Research and Forecasting)模式开展数值试验分析了城市下垫面对渤海湾海风锋特征的影响。结果显示:城市下垫面高粗糙度对低层海风风速的明显削弱造成海风锋往内陆推进距离稍减,低层辐合和上升运动减弱;城市下垫面较大的向上感热通量和较小的向上水汽通量以及高粗糙度对海风的削弱的共同作用造成冷湿海风对低层大气的降温和增湿幅度减弱;高粗糙度的城市下垫面对海风环流的摩擦力效应使得海风得到抬升,这导致了冷湿海风对低层大气的降温和增湿的垂直范围得到提升;受这些结果影响,海风锋背后低层有效位能减小,但垂直分布范围扩大,从而造成对流抑制高值区抬升,同时海风锋背后的静力不稳定区变厚,其上面的动力不稳定区则变薄,但不稳定区总厚度基本不变。     

GIS栅格化分辨率计算器的实现与应用

栅格数据是空间信息的主要表示形式之一,空间信息栅格化实质上就是根据一系列采样点,按照一定栅格大小(分辨率)对所描述对象进行重建,核心问题是格网分辨率大小的确定。然而,目前,流行的地理信息系统软件在栅格数据分辨率的确定上,具有一定任意性和盲目性。本文针对连续空间对象和不连续空间对象栅格化的需求,从数据本身特征出发,以奈奎斯特采样定理和最小可视元理论为依据,以计算机处理能力为约束条件,研究了连续空间对象、不连续空间对象栅格化过程中的栅格分辨率确定方法,并给出了常用的矢栅转换、地形数据、遥感影像数据、散点数据等栅格化过程中的适宜分辨率计算公式。在此基础上,开发了ArcGIS环境下的栅格分辨率计算器插件。实验结果表明,根据数据本身特性所确定分辨率要优于GIS系统所提供的分辨率。