有限区域流函数和速度势的3种求解方法在分析台风Bilis暴雨增幅中的比较研究

将有限区域流函数、速度势求解中常用的两种张驰法(即理查逊法和加速利布曼法)与调和—余弦谱展开法(H-C法)进行了比较,理论研究表明:H-C法单独考虑边界影响分量,物理意义明确,且不会丢失边界上的天气系统;从计算上看,H-C法重建的风场能精确还原原始风场,且计算效率明显高于两种张驰法,即收敛更快。通过在台风Bilis(0604)暴雨增幅过程诊断中的应用发现,常用的两种张驰迭代方法在求解有限区域流函数和速度势的问题上效果都不是很好,即:用理查逊法和加速利布曼法计算的流函数和速度势重建的风场与原始风场差别较大,不能准确还原原始风场;用H-C法不仅计算效率高,还原的风场与原始风场差异极小,且不受南边界较强的西南季风涌影响,在暴雨增幅前期能较好地反映与暴雨增幅相关的强辐合信号。因此,可用H-C法计算得到的无辐散风和无旋风对有限区域的天气系统进行更深入的动力结构分析。     

对流温度在北京夏季局地热力对流云分析中的应用

利用北京近郊地区南苑机场1990-2000年6-8月观测资料,分析了北京夏季对流云出现日数、出现时间、云底高、生命史等基本特征;利用北京站1995-2000年6-8月常规探空资料,分析了北京夏季对流温度和对流凝结高度的特征,尝试用对流温度预报对流云的出现,用对流凝结高度预报对流云的云高。结果表明:对流温度在局地热力对流云的预报中具有一定的指示意义,对流凝结高度能在一定程度上反映出对流云的云高。有对流云时,对流温度与实测温度之差在4℃以内的,占对流云总数的80%。在对流温度与实测温度之差≤4℃的有对流云日内,对流凝结高度与实测对流云云高之差90%以上都是在1200m以内,500m以内的也达到了53%。     

豫西深秋一次典型超级单体风暴的多普勒雷达分析

利用三门峡市多普勒天气雷达资料,分析了2009年10月4日发生在河南渑池县的一次产生冰雹的超级单体风暴的回波结构及演变特征,结果表明:超级单体是在上冷下暖的大尺度环流背景和不稳定层结下产生的;其演变过程经历了生成、发展、成熟、消亡四个阶段;局地生成的弱回波若发展较快,速度场中又有逆风区与之配合,则容易发展成超级单体风暴,应引起高度重视;发展阶段回波强度加速增大,诸如底层钩状回波、有界弱回波区、中气旋等超级单体的典型结构特征开始出现,是发布预警的关键时段,大约可以提前15-30 min;成熟阶段最重要的特征是持续存在的中气旋。超级单体风暴其初始回波出现在4 km左右的中空,具有向上向下迅速发展的特点;最强回波强度大,顶高伸展高;当最强回波底到达地面时意味着冰雹、降水的开始,因而可以通过分析最强回波顶高的演变趋势来确定降雹强弱和时间;VIL可用来判断对流风暴强度,持续高的VIL值可能与超级单体风暴有关。     

毛乌素沙漠东部边缘一次雹暴三维结构的观测分析

利用新一代天气雷达和MICAPS提供的实况资料(包括用实况资料计算的其它物理量),对2006年7月27日发生在榆林市西北部部分乡镇的一次雹暴天气过程进行了连续的监测和分析。诊断分析表明:当日08:00,大气层结是稳定的,但925 hPa湿正压场上生成从东南方向伸入雹区的窄的强对流不稳定舌;雹暴发生前2 h,雹区地面邻近上游生成中β尺度能量比高值中心和反映弱冷空气活动的中β尺度能量比低值舌;雹暴的发生也伴随雹区对流层低层大气湿斜压性的增强、边界层温度出现跃升等现象;中尺度纬向次级环流圈的形成,为雹暴的发生、发展和维持提供了动力条件。雷达反射率因子分析表明,强冰雹狂风是由超级单体风暴引发的,超级单体风暴是由中β尺度小钩状回波和由干侵入引发的新生中γ尺度强对流单体在钩状区合并而形成。超级单体风暴具有独特的动力学特征:除了伴随一个持久深厚的中气旋外,对流层低层入流急流持续时间长达50 min,钩状区近地层出现未曾见过或罕见的(由强下沉气流产生)中β尺度环形辐散区和环形辐散区向外扩展的特征。在0.5°仰角速度场,雹暴区气流经历了由径向辐合、气旋性辐合、气旋性旋转、再到径向辐合的演变过程。     

三门峡市冰雹出现规律与防雹工作探讨

利用1971-2005年三门峡市冰雹天气过程资料,分析了冰雹时空分布特征、主要影响系统、本站要素指标及雷达回波特征等,结果表明:渑池县降雹次数最多,灵宝次之,卢氏最少;降雹集中在4-8月,13-19时降雹几率最高.三门峡降雹的天气形势主要有蒙古-华北冷槽、冷涡型和西北气流型.受上述天气系统影响时,500 hPa有冷平流,若地面连续2～3天增温增湿,有可能出现冰雹天气.此外,雹云雷达回波强度＞50 dBz,云顶高度＞10 km,云顶温度＜-40℃,垂直积分液态含水量有明显的跃升.是降雹的前兆.     

贵州矿山地质环境恢复治理效果评估方法改进研究——以贵州省毕节市某煤矿为例

在收集矿山地质环境恢复治理相关规范和技术要求的基础上,结合矿山开采造成的地质环境问题的现状、分布,从众多常用的矿山地质环境恢复治理评价指标中,选取普适性较强的地质灾害治理效果、水环境恢复效果、景观植被恢复效果、管护措施这4个评价指标作为评价因子,从而验证上述普适性较强的评价因子可以较好的反映治理恢复效果。根据评价因子的重要性,分别赋予不同的权重,采用加权综合法进行计算,对恢复治理效果评估方法进行改进量化,综合判定地质环境恢复治理效果。本文以贵州省毕节市某煤矿为例,采用的矿山地质环境恢复治理评估方法通过验证,可以为同类型矿山开展地质环境恢复治理效果评估提供借鉴。     

全球干热岩资源开发诱发地震活动和灾害风险管控

干热岩地热资源作为一种绿色可再生的新型能源,其开发利用已成为当前世界各国尤其是发达国家能源战略的重要组成部分.但由于干热岩位于地壳浅部3～10 km,在采用增强型地热系统(EGS)等通用开发方式过程中,伴随着地壳应力状态的扰动,部分开采项目发生较大震级的诱发地震事件,甚至造成明显灾害、引起社会问题,亟待实现科学利用和风险管控.鉴于此问题在平衡能源开发战略和社会安全领域的重要性和关键性,本文梳理了全球干热岩开采诱发地震的总体情况、典型案例,整理了在成因和机理研究、地震灾害风险管控和缓解等方面的研究进展.综合分析结果表明,已有EGS项目案例中诱发地震震级超过3.0的达到31.2％、主要与断层活化有关,最大的诱发地震可发生在注水压裂、关井后、循环生产等各阶段.干热岩开采诱发地震有多种成因,已有案例多为多种成因共同作用,其中的关井后的尾随效应是目前重大难点.目前世界各国已开展了广泛的诱发地震机理研究并探索多种减灾措施,认为累积注水体积、注水速率与最大诱发震级之间不存在普适性的定标关系,前瞻性预测需要采用"一井一策"的方式.在缓解诱发地震灾害风险上,普遍采用科学的流体注入策略、对注采策略进行验证校准、持续开展地震活动监测等系列措施.此外,对储层的临界应力状态和应力时空演化的量化描述、地热储层内的先存断层与裂缝的探测识别、可有效管控地震发生的流体注入策略等,是当前干热岩资源开发减轻地震风险的主要技术难点,而利用地热储层实时感知信息技术、采用新的注入热交换载体、发展前瞻性的地震预测方法是该领域目前重点关注的技术方向.根据我国的干热岩资源开发和减轻地震灾害风险的实际情况,亟待建立开采场地安全性和灾害风险评价、多学科的地震监测网络和分析技术、地震灾害风险管控红绿灯系统等技术体系,并加强关井后的尾随现象、多场耦合等科学问题的基础研究.     

2021年6月16日茫崖MS5.8地震前地震条带特征研究

1 研究背景 地震活动条带图像是地震预测中常用方法之一.20世纪80年代,我国地震学家开始对地震条带进行清理和系统研究,如:陈章立等(1981)和陆远忠等(1985)对中国11次MS≥7.0地震和部分6.0—6.9级地震前区域地震活动图像进行研究,认为MS≥7.0地震前小震活动"条带"的出现具有一定普遍性,可将震前条带所展现的一些共同特征作为孕震条带的判别标准;李莹甄等(2011)通过重新扫描,对96次中强震前地震条带进行系统梳理,认为5级、6级和7级地震前出现条带的比例分别为25％、38％和71％,在一定程度上表明条带图像可能是6级以上强震发生的重要异常判据.     

蚌埠隆起区石榴辉石岩变质P-T轨迹的构建

蚌埠隆起区位于华北克拉通东南缘,胶—辽—吉造山带的最南端,主体由五河杂岩组成。前人对该地区的研究主要集中于同位素年代学和变质温压条件研究,其中变质P-T条件研究结果差异较大,以压力变化最为显著,对峰期变质P-T条件缺乏统一认识。本文对蚌埠隆起区石榴辉石岩进行了大量的岩相学、矿物化学成分分析,表明该岩石记录了3期变质作用,其中S_-M1和S_-M2的矿物组合类似为Grt+Cpx+Opx+Amp+Pl+Ilm,S_-M3的矿物组合为Cpx+Amp+Pl+Grt （极边窄带）。结合变质温压条件分析和锆石U-Pb年代学分析,本次主要取得以下几点认识：1）石榴辉石岩WS047-1中记录的3期变质作用,温压条件分别为T_-M1 = 616 ℃～647 ℃、P_-M1 = 1.03～1.08 GPa,T_-M2 = 721 ℃～837 ℃、P_-M2 = 1.11～1.29 GPa和T_-M3 = 531 ℃～607 ℃、P_-M3 = 0.81～0.91 GPa,经历了由较高压力的角闪岩相→中-低麻粒岩相→角闪岩相的变质过程;2）据变质温压条件分析知,蚌埠隆起区具有顺时针的P-T轨迹特征,S_-M1→S_-M2和S_-M2→S_-M3分别为近等压升温和近等压降温的缓慢过程;3）石榴辉石岩锆石U-Pb年代学结果主要分为4组：1 839±13 Ma、1 925±31 Ma、2 041±55 Ma和2 762±14 Ma,其中峰值变质年代为1.93～1.84 Ga;4）结合温压条件和锆石U-Pb年代学分析结果,本文认为蚌埠隆起区的P-T轨迹与弗朗西斯科型俯冲或大陆碰撞环境的P-T轨迹较为类似,其应与1.93～1.84 Ga华北克拉通东、西陆块的碰撞拼合及胶—辽—吉造山带形成时限基本吻合。本次研究为深入理解华北克拉通的构造演化特征和蚌埠隆起区的变质作用及演化,提供了大量可靠的科学资料。     

祁连山哈拉湖地区奥陶纪岛弧火山岩及其构造意义

通过1∶5万区域地质调查,对祁连山哈拉湖地区火山岩进行了野外地质、岩石学、锆石U-Pb同位素年龄、地球化学等研究。LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素定年结果显示,该火山岩年龄为466.3±2.4Ma(n=9,MSWD=1.4),形成于中奥陶世。岩石地球化学研究表明,哈拉湖地区火山岩为低钾拉斑玄武系列,绝大多数样品的亲石元素Rb、Th、U、Ce、Zr、Nd和稀土元素La、Sm富集明显;高场强元素(Sr、P、Ti)强烈亏损,Zr、Hf微弱富集,Ba明显亏损。总的特征显示,少数火山岩具有过渡型洋脊玄武岩的特征,大多数火山岩样品显示岛弧火山岩的特征。此外,哈拉湖地区的岛弧火山岩与晚奥陶世的岛弧花岗岩伴生在一起。这些特征表明,与俯冲有关的奥陶纪岛弧岩石可能与拉脊山地区古大洋的闭合有关。