城市热岛效应对土体工程性质的影响及其关键科学问题

随着全球气候变暖、城市化进程加快,世界各地大城市的热岛效应及其带来的各种环境和生态问题越来越严重。本文从地质环境保护的角度,分析了城市热岛效应的成因、特点及其对地质环境的影响,重点讨论了城市热岛效应环境中土体工程性质的变化及其带来的各种灾害效应,在此基础上,凝练出了4个关键科学问题,即城市热岛效应环境中土体温度场变化规律、土体中水分迁移规律、土体工程性质变化规律以及土体地质灾害效应,并对它们的具体研究内容进行了详细的分析。论文的分析成果对于掌握城市热岛效应对土体工程性质的影响,保护城市地质环境和防灾减灾,实现城市的可持续发展具有重要的理论和现实意义。      

一个Navier-Stokes算子方程广义能量的存在性

利用泛函理论,建立关于大气系统Navier-Stokes动力学方程组各变量的Hilbert空间,并将该方程组化为一个Hilbert空间中的非线性算子方程。在此基础上,为考虑方程的整体特征,通过必要的简化,将一个本质为欠定的偏微分方程组化为一个关于广义能量的非线性偏微分方程。由于该偏微分方程的非线性性质,试图考虑其弱解的存在性。经分析发现,在外源强迫为已知或固定的情况下,如果在湍流闭合过程,使关于广义能量方程的非线性项系数具有强椭圆性质,那么根据连续正规算子方程的投影解法,可以确定该非线性偏微分方程具有投影解,且投影解收敛于弱解,从而得出广义能量弱解的存在性。对于大气运动而言,其能量守恒是重要的,因此,最后对广义能量守恒进行了讨论,得到广义能量守恒的条件。     

库车南斜坡中—新生界油气运移地球化学示踪

库车南部斜坡中—新生界属于库车陆相油气系统,油气主要来源于库车坳陷的三叠系和侏罗系烃源岩。本文利用色谱、色谱- 质谱及碳同位素分析手段, 对库车南部斜坡带已发现的白垩系和古近系油气地球化学组成特征进行了详细研究,在明确油气来源基础上,根据典型油气藏解剖,分析油气运移输导路径,优选油气地球化学运移参数示踪油气运移充注路径。研究表明：库车南斜坡中—新生界原油呈现低密度、低黏度、低凝固点、低含硫及高含蜡的陆相原油特征。原油总体以藻类和水生浮游生物母源为主,反映生烃母质弱还原- 弱氧化的沉积环境,体现混合型干酪根母源特征,其中白垩系原油母源以湖相水生生物为主,主要来自三叠系湖相烃源岩;古近系原油除了三叠系湖相烃源岩的贡献外,伴随有以陆生高等植物输入为主的侏罗系煤系烃源岩。天然气具有中等甲烷含量、重烃含量高、氮气含量高和无硫化氢的特点,白垩系天然气主要是三叠系湖相原油伴生油型气;古近系天然气主体属于煤成气,主要来源于中下侏罗统煤系烃源岩,部分混有早期三叠系湖相烃源岩的原油伴生油型气。区内中—新生界发育由砂体、不整合、断裂构成的复杂油气输导体系,三叠系烃源岩生成的大量原油主要是沿白垩系底部不整合或下伏连接砂体运移到白垩系下部的圈闭中,侏罗系烃源岩生成天然气主要是沿古近系底部不整合面及下伏巨厚砂体运移到古近系底砂岩段圈闭中。综合油气藿烷参数Tm/(Ts+Tm)、重排藿烷参数C30DH/C30H、甲基二苯并噻吩(MDBT)参数4- /1- 甲基二苯并噻吩、C1/C2值、iC4/nC4值、天然气烷烃碳同位素组成,认为库车南部斜坡带存在却勒到玉东构造带由北向南和英买力、红旗构造带由北东向南西方向的2个主运移充注路径和却勒到羊塔克构造带由西向东的1个次级充注运移路径,下一步油气勘探应针对不同的油气运移路径方向,优先选择主运移通道上的岩性尖灭砂体实施部署。     

南京市浅层地温场研究——基于分布式光纤测温技术

浅层地热能作为新型能源受到了国际国内的广泛关注,常规的电阻式温度传感器受电磁干扰,不适合长期在野外复杂环境中使用.本文应用抗干扰能力强的分布式光纤测温技术,对南京市19个百米深钻孔进行地温测量,获得了2018年冬季与2019年春季南京市浅层地下温度分布.综合南京市水文和地质条件,得出结论:浅层地温的变化相对于气温的变化...     

A COMPOSITE STUDY OF RAINFALL ASYMMETRY OF TROPICAL CYCLONES AFTER MAKING LANDFALL IN GUANGDONG PROVINCE

Based on observed rainfall data, this study makes a composite analysis of rainfall asymmetry in tropical cyclones(TCs) after making landfall in Guangdong province(GD) during 1998—2015. There are 3.0 TCs per year on average making landfall in GD and west of GD(WGD) has the most landfall TCs. Most of TCs make landfall in June,July, August, and September at the intensities of TY, STS, and TS. On average, there is more rainfall in the southwest quadrant of TC in CGD(center of GD), WGD, and GD as a whole, and the maximum rainfall is located in the southwest near the TC center. The mean TC rainfall in the east of GD(EGD) leans to the eastern side of TC. The TC rainfall distributions in June, July, August, and September all lean to the southwest quadrant and the maximum rainfall is located in the southwest near the TC center. The same features are found in the mean rainfall of TD, TS, STS, TY,and STY. The maximum rainfall is mainly in the downshear of vertical wind shear. Vertical wind shear is probably the dominate factor that determines asymmetric rainfall distribution of TCs in GD. Storm motion has little connection with TC rainfall asymmetry in GD.     

海气相互作用对台风结构的影响

利用前期工作中耦合试验和未耦合试验对台风Krovanh(2003年)数值模拟的结果,分析了海-气相互作用对台风结构的影响。结果表明,台风引起的海面降温大大降低了海洋向大气输送的潜热通量,同时使得感热通量向下传递到海洋。另一方面,台风引起的海表面温度(SST)降低,反馈到台风使其结构轴不对称性加强,且在中高层尤为显著。分析了台风对称结构的基本特征。     

广西北部湾沿海牡蛎的种类及其分布

采用DNA条形码(DNA barcoding)技术, 基于COI基因序列鉴定牡蛎种类, 研究了牡蛎科(Ostreidae)牡蛎在广西沿海的分布。本次研究从广西沿海16个采样地点的潮间带共采集550个野生牡蛎样本, 随机抽取了367个牡蛎样本进行基因组DNA的提取和线粒体COI基因的鉴定, 共检测出4属7种牡蛎。巨牡蛎属有4种, 分别为熊本牡蛎(Crassostrea sikamea)108个, 葡萄牙牡蛎(Crassostrea gigas angulata)43个, 香港巨牡蛎(Crassostrea hongkongensis)15个, 近江牡蛎(Crassostrea ariakensis)18个, 囊牡蛎属(Saccostrea)的多刺牡蛎(Saccostrea echinata)61个, 爪蛎属(Talonostrea)的猫爪牡蛎(Talonostrea talonata)112个, 齿牡蛎属(Dendostea)的齿缘牡蛎(Dendostea crenulifera)10个。结果表明, 广西沿海牡蛎物种丰富, 至少7种牡蛎分布于潮间带, 其中优势种为猫爪牡蛎和熊本牡蛎, 在广西沿海各采样点均有分布。多刺牡蛎和葡萄牙牡蛎次之, 香港巨牡蛎、近江牡蛎、齿缘牡蛎数量较少, 分布较集中。     

城市和郊区浅部地温场差异

为了了解和掌握城市和郊区浅部地温场的变化规律,在南京市城区和郊区分别建设了长期观测站,并选择了多个随机观测点,获得了一批地温场资料,通过分析发现:(1)城市地温场年平均温度为19.23℃,比郊区高2.02℃,存在显著的城市热岛现象。(2)城区和郊区地温场存在明显的时空差异:在时间序列上,城郊地温场日平均温差波动幅度较大,变化范围为0.37～3.83℃; 月平均温差变化范围为1.34～2.9℃,最小平均温差出现在11月,最大平均温差出现在7月; 季平均温差变化范围为1.53～2.45℃,其中夏季平均温差最高,秋季最小。在深度空间上,日气候因素对地温场的临界影响深度约为60cm,在此临界深度以下,每增加100cm,月平均最高/低温出现时间滞后约1个月; 在0～300cm深度内,城郊地温差总体上随深度的增加有递增趋势。在平面空间上,城郊地温场的分布很不均匀,而且城区地温场的不均匀性更加突出。     

应用稀疏非负矩阵分解聚类实现高光谱影像波段的优化选择

针对高光谱影像数据高维性、高度相关性和冗余性等特点,提出应用稀疏非负矩阵分解聚类实现高光谱影像波段的优化选择。通过稀疏非负矩阵分解方法对高光谱影像进行稀疏化表示,同时顾及其可聚类的特性,在保留所选波段物理意义的基础上,得到波段选择后的高光谱影像降维数据。通过该方法对PHI-3高光谱影像进行波段选择的试验分析,应用聚类特征有效性分析波段聚类结果,并采用波段子集的信息量、相关性和可分性3类评价指标来验证方法的效果。最终,从运行效率和分类精度两方面证明了基于无监督聚类的稀疏非负矩阵分解对高光谱影像的波段选择的实用性。     

The Impact of Air-Sea Interactions on Typhoon Structure

In this work,the results of a coupled experiment and an uncoupled experiment conducted in one of our former works are used to analyze the impact of air-sea interactions on the structure of typhoons.Results reveal that typhoon-induced SST decreases to reduce the latent heat fluxes transporting from the ocean to the atmosphere and cause the flux of sensible heat to transfer downward from the atmosphere to the ocean.Such SST reduction also has remarkable impacts on the typhoon structure by making the typhoon more axisymmetric,especially in the middle and high levels.This study also analyzes the basic characteristics of symmetric typhoon structure.