安达曼海的热收支分析及其水交换研究

The characteristics of the T/S structures, water mass exchange and deep circulation in the Andaman Sea are investigated based on the simulation from a high-resolution general circulation model(MITgcm). The results show that, below 1 000 m, the water mass is saltier, warmer and more homogeneous in the Andaman Sea than that in the Bay of Bengal, attributing to the strong vertical mixing at the depth of ～1 800 m. The water mass exchange between the Andaman Sea and the Bay of Bengal goes through three major channels, which manifests itself as follows: the northern channel(Preparis Channel) is the main passage of water mass transport from the Bay of Bengal to the Andaman Sea, whereas the Middle Channel(the south of Andaman Islands and the north of Nicobar Islands) has an opposite transport; the southern channel(Great Channel) features with a four-layer water exchange which results in the least net transport among the three channels; all the transports through the three channels have an intra-annual variation with a period of half a year. At 1 000-m depth, the entire Andaman Sea is occupied by a cyclonic circulation in January and July while by an anticyclonic one in April and October. The semiannual cycle found in both the deep circulation and water mass exchange is likely associated with the downwelling eastward-propagating Kelvin waves induced by the semiannual westerly component in the equatorial Indian Ocean during intermonsoon seasons.     

静水和动水环境中水下溢油浮射流初步实验及数值模拟

为深入研究井喷和管道破损等海底事故后溢油在水下环境中的输移扩散过程,文章利用自制的组合式环形水槽（周长9.7 m、宽0.45 m、深1 m）,以阿曼原油与消油剂混合物和淡水（含示踪剂）为模拟污染物,初步开展静水和动水环境中海底溢油浮射流的物理模拟实验,并应用基于拉格朗日积分方法的水下溢油浮射流模型进行数值模拟比较分析。研究结果表明:静水环境中,水下溢油浮射流主要沿喷口的垂直中心线向水面输移扩散;非均匀流动水环境中,横流速度越大,浮射流输移轨迹的弯曲程度越明显;数值模拟的浮射流轨迹总体上与实验观测结果符合较好;研究结果可为今后相关物理实验和数值模型的改进研究提供有益参考。     

二维时间空间域弹性波全波形反演-理论模型数值试验

本文使用炮并行和区域分解(物理上分割模型,使用基于MPI的分布式存储架构的计算集群,节约单个CPU内核的内存使用量,快速进行正演数值模拟)两种并行算法.该方法的每一步迭代都能确保近似海森矩阵的正定,因此,算法稳健.将时间正向传播的炮波场和反向逆时间传播的残差波场(伴随波场)进行零延迟互相关计算,得到误差泛函的梯度,然后对梯度乘以一个预条件算子,从而加快反演的收敛速度.通过抛物线搜索方法而估计步长,使用L-BFGS算法(限定内存的BFGS算法)求解模型的更新量,进行二维时间空间域弹性波全波形反演.将该反演方法应用到Marmousi2弹性波理论模型,分别反演Marmousi2理论模型的纵波速度、横波速度以及密度等三个参数.我们分别使用截止频率为2 Hz、5 Hz、10 Hz和20 Hz四个阶段的低通巴特沃斯滤波器,采用多尺度的策略,从理论模型数据的低频分量开始反演,将低频分量的反演结果作为高频分量反演时的初始模型,然后依次反演数据的高频分量.理论模型数值试验反演所得到的结果证实:二维时间空间域弹性波全波形反演计算灵活,适用于各种观测系统,能够方便地对地震数据进行加时窗;二维时间空间域弹性波全波形反演所得纵波速度模型的分辨率最高,横波速度模型的分辨率次之,密度模型的分辨率稍微差些.     

利用谱元法计算SNREI地球的表面负荷变形

谱元法作为一种基于变分原理的数值方法,已经成为地球动力学数值模拟的重要手段.本文旨在对Martinec(2000)正演模拟表面负荷问题的谱-有限元方法进行改进.简单地介绍了谱元法计算负荷边值问题的相关理论,并推导了中性分层液体中的平衡方程以及其对应的弱形式解.在地球半径方向上,采取高阶样条函数作为负荷解的基函数,并利用高斯-勒让德方法进行数值积分.均质地球模型数值试验表明,相较于Martinec的方法,本文方法可以有效地加快数值解的收敛速度.最后,利用PREM模型计算了SNREI地球的负荷勒夫数.数值计算结果表明本文方法的收敛性和稳定性都非常好.本文方法获得的负荷勒夫数与采用传统龙格-库塔积分方法获得的结果相对误差在0.01%的量级.     

气候变暖下太湖极端洪水的归因探讨

全球增温引起的降水变化是否引起极端洪水的增加,发生在不同气候背景的极端洪水事件可提供不同参照系;而不同驱动因子下气候、水文数值模拟为认识洪水发生和归因提供了有效途径.本文结合机理数值模拟和随机统计模拟两种途径,针对1990s和1880s的太湖流域特大洪水,通过GCM气候模拟驱动的流域水文模拟和不确定性的阈值模拟,分析19世纪末和20世纪末极端洪水的发生强度和频率的变化,从而论证极端洪水发生的风险系数.结果表明,1990s的极端洪水流量(0.1%的极端洪水流量(Q0.1%)为2929~3601 m³/s,0.5%的极端洪水流量(Q0.5%)为1842~1893 m³/s)比工业革命前大气温室气体状况下(Q0.1%为2069~3119 m³/s,Q0.5%为1436~1561 m³/s)显著增大.与19世纪末相比,由于太湖流域人类活动改变的流域下垫面在1999年特大洪水中引起最大增量占35%,本文模拟和分析的20世纪末气候下的洪水最大增量占60%.去除人类活动影响的下垫面变化,估计特大洪水风险的最大增量为25%,因此认为20世纪末气候变化引起的太湖极端洪水风险在增加;这将为认识与全球增温相关联的洪水灾害预测预警提供科学依据.     

基于精确Zoeppritz方程的时移地震流体动态监测

储层流体动态定量评价能够为剩余油开发提供重要信息.流体因子作为一种重要流体表征参数,能有效识别流体位置和类型,理论上可根据油藏开发引起的流体因子变化量实现流体动态监测.通常,流体因子变化量可以利用常规弹性参数间接计算或基于近似公式直接反演得到.但间接计算引入的累积误差及近似公式较低的精度会严重影响其预测精度和分辨率.因此,为了在发挥流体因子优势的同时克服上述问题,本文研究了一种基于精确Zoeppritz方程的时移地震流体因子变化量反演方法.首先,推导包含流体因子的新形式精确Zoeppritz方程;然后,借助泰勒级数展开推导基于上述新方程的时移地震差异数据正演方程;最后,利用该差异数据正演方程构建贝叶斯框架下的目标函数,并通过引入服从微分拉普拉斯分布的块约束项提升反演结果对储层边界的刻画能力.合成数据和实际数据测试表明,新方法能够从差异数据中合理地估计流体因子变化量并实现储层流体动态监测,充分验证了方法的可行性和有效性.     

突发自然灾害事件网络舆情传播特征及影响因素研究

随着网络技术的发展,网络舆情分析在应对突发事件中发挥的作用日益显著.自然灾害发生后,准确把握舆情信息传播特征并分析其影响因素有助于应急管理部门及时采取有效的应急救援措施.本文以台风"利奇马"为例,基于"新浪舆情通"系统搜集的相关微博、微信、论坛、网站等全网舆情数据,探究台风灾害全过程舆情信息的时空分布特征,开展灾害舆情...     

城市空气质量GIS数据模型及分析系统的集成与应用

城市空气质量模拟是目前环境与健康研究的一个重要领域。本文基于GIS技术,采用准稳态高斯扩散模型建立了城市空气质量模拟系统,着重研究了三维空间城市空气质量模型系统的集成方法,并以福州市为例,采用该模型系统对城市建城区的NO₂与SO₂年平均浓度场分布进行了模拟。