利用GPS提取南极Amery冰架海潮信号

潮汐运动是冰架短期垂直运动的来源, 对冰架影响十分显著. 选取2003/2004年度南极夏季期间中国在Amery冰架上连续5 d的GPS数据, 利用GAMIT/GLOBK进行数据处理, 获取了由海潮引起的冰架垂向运动时间序列;垂直方向精度优于0.18 m, 并且和中国南极中山验潮站的潮汐变化曲线进行了对比, 获得了一致的结论. 利用GPS测量海潮可为精化南极地区的海潮模型提供可靠的现场数据, 对南极冰盖物质平衡研究及冰海交互动力学模型研究有着重要的作用.     

中国地壳运动观测网络基准站重力场变化的海潮负荷信号改正问题

利用最新的全球海潮模型（Csr3．0，Fes95．2，Tpxo2和Csr4．0）和原有的Schwiderski海潮模型以及中国近海海潮数据和标准地球模型负荷格林函数，采用直接褶积积分方法研究了中国地壳运动观测网络25个基准站重力固体潮观测中的海潮负荷效应问题，计算了 8个主要潮汐波的负荷振幅和相位，构制了北京和上海等10个台站重力负荷随时间变化函数。     

海潮引起的滨海地区包气带气压周期性变化的数值模拟

滨海地区的地下水位由于海潮而上下波动, 这早已是为人熟知的事实.但是, 滨海地区包气带中气压也会随海潮的起伏而作周期性变化, 这一点却很少为人注意.如果地表由渗透性差的材料如水泥或沥青路面覆盖(这种情况在香港高度城市化的近海地区很常见), 海潮的起伏会产生幅度异常高的气压波动.在某些情形下, 足够高的气压会引起如路面拱起等工程问题.因此, 研究海潮引起的包气带气流, 不仅具有理论意义, 还对滨海地区土木工程有实际指导作用.以香港某滨海地区为例, 建立了该地区一剖面上水气两相流的二维数学模型, 并用TOUGH2程序进行了数值模拟.通过数值敏感度分析, 探讨了影响沥青路面下气压的主要水文地质因素.在根据该地区实际水文地质情况选取了适当的模型边界条件和模型参数后, 沥青路面下气压的数值模拟结果和观测数据吻合程度良好.      

基于位场分离方法的极地冰盖重力异常剥离：以模型试验为例

为了提高极地重力数据处理的质量,降低巨厚冰层对重力数据解释的影响,将极地大陆冰盖引起的重力异常从叠加异常中剥离出来成为极地重力数据处理的重要步骤之一。针对该问题,本文建立两个极地大陆冰层构造模型,对不同模型进行正演获得对应布格重力异常,再尝试利用三种位场分离方法,包括趋势分析法、向上延拓法和优化滤波法,对冰层引起的重力异常进行剥离试验,基于模型试验结果对比分析不同位场分离方法对极地冰层重力效应剥离的应用效果。模型试验结果显示,趋势分析法在冰层界面起伏较平缓情况下效果较好,但当冰层界面起伏复杂时难以用数学表达式精确拟合区域场,因此易在结果中引入虚假异常;向上延拓法在局部场源较浅的异常分离中效果较好,但由于极地模型冰盖深度较深及延拓高度选取不合理,在试验中出现了分离不足的情况;优化滤波法在相对复杂模型中分离效果相对好,但由于频段选取的主观性,使得该方法也易出现分离不足或过度情况。综合上述模型试验表明,在剥离极地冰盖引起的重力异常时,由于极地冰盖厚度起伏等地质情况复杂多变,应结合实际地质情况及其他可获得的地球物理资料进行综合分析,选择适用于具体情况的分离方法。     

海潮引起初始水位倾斜的滨海承压含水层地下水位 变化的数值模拟

海潮波动可以引起海岸带地下水位发生波动。建立了基于有限差分法的滨海地区一维承压含水层地下水运动数值模型。将潮汐波动概化为正弦波,模拟了滨海地区地下水位随潮汐波动的变化。通过与初始水位水平的承压含水层水位变化的比较表明,受海潮影响的滨海承压含水层地下水位与海潮有相似的波动特征,但变幅减小,受海潮的影响程度与离海岸的距离有关,随着离海岸距离的增加,地下水位的变幅及潮汐效率呈负指数函数衰减,但比前者变化程度稍缓,地下水位对海潮的滞后时间随距离呈线性增加。     

海潮引起滨海含水层地下水位变化的初步研究

依据短序列和长序列的潮汐效应观测数据,分析了北海地区海潮引起滨海含水层地下水位变化的动态特征.结果表明,受海潮影响的滨海含水层地下水位与海潮有相似的波动特征,但变幅减小,受海潮的影响程度与观测点离海岸的距离有关,随着离海岸距离的增加地下水位的变幅和潮汐系数大致呈负指数减小.在南、北海岸距离海岸分别达3756m和2276m以远时地下水位不受海潮变化的影响.长序列的观测资料显示,海潮和岸边地下水位有15天的长周期和1天的短周期的波动.     

海潮引起有越流的滨海承压含水层地下水头变化的数值模拟

海潮波动可以引起海岸带有越流的承压含水层地下水头发生波动。建立了基于有限差分法的滨海地区一维承压含水层地下水运动数值模型。通过将潮汐波动概化为正弦波,分别对初始水头水平及线性倾斜的承压含水层模拟了滨海地区有越流的承压含水层地下水头随潮汐波动的变化。通过对两种情形下的变化比较,结果表明,受海潮影响的滨海承压含水层地下水头与海潮有相似的波动特征,但变幅减小,受海潮的影响程度与离海岸的距离有关,随着离海岸距离的增加,地下水头的变幅及潮汐效率呈负指数函数衰减,水头倾斜情形下变幅更小,潮汐效率更小,滞后时间更短,地下水头对海潮的滞后时间随距离呈线性增加。     

三维矿床地质模型的不确定性

三维矿床地质模型的不确定性对矿山生产决策有着重要影响,正确地对矿床地质模型进行不确定性分析可以对其本身和在其基础上所做的决策作出科学评价。矿床地质模型的不确定性主要来自于建模数据和插值方法的不确定性。通过对建模数据的产生、处理过程的分析,利用处理不确定性问题的理论和方法建立建模数据的不确定性模型。通过对建模方法产生的理论误差和实测误差进行量化,实现对建模方法不确定性的定量描述。将建模数据的不确定性和建模方法的不确定性进行叠置分析,建立矿床模型的不确定性模型。以内蒙古自治区某煤矿的地质资料为例,通过不确定性分析,建立了该矿的不确定性三维矿床地质模型。      

基于GIS的三维水文地质建模及应用——以咸阳市为例

为了提升城市地质调查工作的总体服务水平,通过搭建城市地质综合GIS平台,采用人机交互式单元分割-拼接建模方法,以水文地质剖面为基础数据,加入水文地质钻孔、水文地质图、地表高程等多源数据作为约束,首次在咸阳地区构建了建模深度300 m、建模面积3714 km2的水文地质三维结构模型。本次建模的工作顺利完成为研究咸阳地区地下水文地质结构、地下水资源赋存特征提供了三维可视化的数据支撑,也为其他城市开展类似建模工作提供借鉴。     

地层建模中钻井与地质平面数据间偏差检测及修正

三维地层模型的精度直接影响其应用价值,利用多元数据耦合建模是提高模型精度的重要策略。在分析影响三维地层模型精度因素的基础上,以钻井数据和地质平面数据耦合建模为例,研究了在构建地层界面时两类数据之间偏差的自动检测及修正方法,该方法主要应用了GIS空间探索性分析技术及钻井影响域技术,其基本的思路为：提取一地层面的钻井数据和地质平面数据,合并后建立Voronoi图;利用分配给Voronoi图中每一单元的熵值或聚类属性,检测钻井数据相对于地质平面数据的偏差情况,提取存在较大偏差的钻井;利用钻井影响域技术对地质平面数据有针对地进行局部修正。测试结果表明,该技术能够实现多元地层建模数据的一致性处理,效率高、结果相对可靠。     

基于卫星高度计的全球大洋潮汐模式的准确度评估

依据152个深海验潮站与大洋岛屿地面验潮站观测得到的8个主要分潮(M2、S2、K1、O1、N2、K2、P1及Q1)调和常数,对现有7个全球大洋潮汐模式的准确度进行了检验,结果显示各模式在深海大洋区域均达到了比较高的准确度:M2分潮的潮高均方根偏差在1.0～1.3cm之间;8个分潮的和方根偏差在2.1～2.3cm之间,与早期的模式相比,准确度又有了进一步提高。还依据中国近海18个岛屿的调和常数对其中的5个大洋潮汐模式的准确度进行了检验,结果表明,M2分潮均方根偏差在4.4～10cm,明显高于大洋的均方根偏差。其中日本国家天文台的潮汐模式NAO99在中国近海的结果相对较准确。     

大凌河口水动力数值模拟分析

采用大凌河实测长系列河道径流及水下地形等数据, 通过建立水动力数值模型, 综合考虑潮流和河道径流的影响, 对大凌河口的潮流进行模拟, 探讨大凌河口及辽东湾北部海域水动力过程的主要特征. 结果表明: 大凌河口附近海域的海流以潮流为主, 具有明显的往复性质. 潮流总的运动趋势是, 涨潮主流向为北东, 落潮主流向为南西. 大潮流速大于小潮流速, 涨潮流历时与落潮流历时几乎相当. 最大涨潮流速约为0.52 m/s, 最大落潮流速约为0.4 m/s, 潮流涨落平均潮流强度的分布大体和该海域等深线相适应.     

Characterization of an island aquifer from tidal response

Growing demand for potable water for various needs has lead to indiscriminate exploitation of groundwater resources, particularly, in the terrain where surface water resources are negligible. One such area is an island where groundwater is the only source of fresh water. Groundwater is the prime source of fresh water on most of the atolls in the world. Groundwater on these islands is in the form of thin fragile floating lens and is often vulnerable to overexploitation, draught, tidal waves, tsunami and cyclone resulting in seawater ingress. Sustainable development of this meager source of fresh groundwater for a longer time becomes a more difficult task on small atolls with a large population depending on this vital resource. To develop a sustainable management scheme and identify the vulnerable part of aquifer, characterization of the aquifer system on islands is imperative. Groundwater on an atoll is extremely vulnerable to seawater mixing through natural as well as human activities. One such natural process is the tides of the ocean. The response of sea tide to the water table on the island offers valuable data as well as cost-effective means to characterize an aquifer system. Such characterization is vital for the management of groundwater resources on an atoll. The obtained results have compared well with the parameters obtained through a conventional pumping test. Therefore, the use of tidal response to the water table, which can easily be recorded, provides a rapid and cost-effective means to characterization of the aquifer system on the island.     

我国潮汐潮流区域预报的发展

简要回顾了我国潮汐潮流区域预报的发展过程。1959—1964年期间按前苏联杜瓦宁方法编制的永久潮流表是第一代预报产品,该产品提供了我国近海若干站点5 m层潮流预报资料。1970—1978年期间按方国洪提出的方法而研制的永久预报图表集是第二代预报产品,提供了基本上覆盖我国近海的多层潮流预报资料;这两代产品均以纸质图表为载体。2005—2006年期间方国洪等研制了第三代预报产品,覆盖了我国近海各海区,分辨率达到5′×5′,垂向10层,并可自动内插到任意点和任意水层。同时介绍了三代产品的研发过程及基本原理。     

黄礁作业区附近海域潮汐、潮流特性研究

利用临时潮位站琅矶山、钓浜、下大陈岛的潮位观测资料和7条垂线大、中潮全潮潮流观测资料,分析了黄礁作业区附近海域潮汐、潮流特性。结果表明:测区海域潮汐类型属于正规半日潮,潮流类型属于非正规半日潮流性质。1#~5#垂线为往复流,6#、7#垂线为旋转流,该海域潮波为驻波性质。     

海洋卫星测高技术和海洋地形试验TOPEX卫星计划

ＴＯＰＥＸ卫星是目前精度最高的海洋测高卫星，利用ＳＬＲ技术确定的ＴＯＰＥＸ卫星轨道径向精度达到２．８ｃｍ，这使它可以有效地监测全球的海洋地形。ＴＯＰＥＸ卫星主要用于全球的海面变化和洋流研究。利用ＴＯＰＥＸ资料可以得到新的地球引力场，海洋大地水准面和海潮模型。     

The role of megatides and relative sea level in controlling the deglaciation of the British–Irish and Fennoscandian ice sheets

Key external forcing factors have been proposed to explain the collapse of ice sheets, including atmospheric and ocean temperatures, subglacial topography, relative sea level and tidal amplitudes. For past ice sheets it has not hitherto been possible to separate relative sea level and tidal amplitudes from the other controls to analyse their influence on deglaciation style and rate. Here we isolate the relative sea level and tidal amplitude controls on key ice stream sectors of the last British–Irish and Fennoscandian ice sheets using published glacial isostatic adjustment models, combined with a new and previously published palaeotidal models for the NE Atlantic since the Last Glacial Maximum (22 ka BP). Relative sea level and tidal amplitude data are combined into a sea surface elevation index for each ice stream sector demonstrating that these controls were potentially important drivers of deglaciation in the western British Irish Ice Sheet ice stream sectors. In contrast, the Norwegian Channel Ice Stream was characterized by falling relative sea level and small tidal amplitudes during most of the deglaciation. As these simulations provide a basis for observational field testing we propose a means of identifying the significance of sea level and tidal amplitudes in ice sheet collapse.     

中国近海潮波图计算与研究

首次给出了解算潮波微分方程较完善的实用公式。采用边界点作为已知点,海上定点验潮站作为控制和检查点,对我国近海30'×30'网格点进行计算,经与实测资料对比,分潮振幅H精度为±15cm,分潮迟角g精度为±20o,完全满足海道测量海上潮汐改正精度要求。给出了潮波图和无潮点位置。最后还分析研究了中国近海潮波传播特征,得出了一些有益的结论。     

Tidal influence on high frequency harbor oscillations in a narrow entrance bay

High frequency sea level oscillations at Wells Harbor (Maine, Northeastern US), with periods in the range of several tens of minutes, display a tidally modulated response. During low tides, these sea level oscillations reach amplitudes of 10–20 cm, while during high tides they are significantly smaller. Wells Harbor is located in a low lying area with a tidal range of about 2 m and is connected to the open ocean through a narrow channel. Thus, the extent and depth of the bay significantly vary over a tidal cycle. This changing geometry determines both the resonant periods and the amplification factor of the bay. Numerical results confirm the link between observed variability and these specific topographic features. Results imply that when exceptionally energetic long waves reach the Wells Harbor entrance (as in the case of a tsunami or meteotsunami) the expected response will be significantly stronger during low tide than during high tide. Although mean sea level would be lower in the former case, the currents inside the bay would be stronger and potentially more dangerous. This tidally modulated response could be extrapolated to other sites with similar topographic characteristics.