干旱区凝结水研究进展

凝结水是维系干旱、半干旱地区主要食物链的水分来源之一,具有重要的生态意义。较详细地列举了目前国内外在干旱区测定凝结量及其持续时间所采用的研究方法,从凝结水的数量特征以及时间格局两方面阐述了不同地域凝结水的时空差异性,并从气象因素、凝结面的类型及其位置、周边植被对其作用等方面综合分析了影响凝结水发生的主要因素,探讨了干旱区凝结水的生态作用及其意义,展望了干旱区凝结水未来的研究趋势。提出在未来的干旱区凝结水研究中应加强与气象学、生态学等多学科的交叉,从能量平衡角度加强对凝结水量的研究;同时,改进和规范凝结水的测量方法,开展荒漠植被对凝结水的生理响应研究以及凝结水对极端干旱胁迫植物的作用研究。     

基于矢量经验正交分析方法的琼州海峡定点锚系站余流分析

利用布放在琼州海峡西口的一个座底式锚系站获取的2007年2、4月各30 d的高精度海流连续观测数据,在常规分析基础上,进一步采用矢量经验正交分析(Vector EOF)方法对其余流场进行时空分解,结果表明:(1)4月各层余流的最大值均大于2月.在月平均意义上,2、4月各层余流分别介于5.3～6.7和2.3～4.1 cm/s之间,两月均以西向流为主.(2)风是造成琼州海峡西口西向余流占主导地位的重要原因之一.(3) Vector EOF分解后,两月的第一模态贡献率均高于90％,表明两月的佘流均以东西向的流动为主.两月的第二模态均表明余流在垂向结构上有上、下水层流向相反的特点,2月表现为南北反向,4月表现为东西反向.(4)琼州海峡西口余流的流态主要有5d左右的时间变化.     

新疆伊犁河谷黄土滑坡冻融失稳机理研究

伊犁河谷地处中国天山山脉西段,属于典型的季节性冻土区,季节性冻融作用对斜坡稳定性影响强烈。本文以皮里青河"3.24"滑坡为例,通过现场详细调查、多期遥感影像动态比对、数值模拟等方法,研究了黄土滑坡冻融失稳机理与滑坡运动特征,得到以下几点认识:(1)滑坡失稳与水密切相关,一方面是地表水侵蚀作用,另一方面是地下水的冻融作用;(2)根据变形特征,将滑坡失稳过程分为坡脚侵蚀、冻结滞水和冻融循环破坏三个阶段,模拟结果表明,地下水水位上升导致孔隙水压力增大是滑坡冻融失稳的主要原因;(3)DAN-W数值模拟软件的Voellmy模型和Frictional模型可较好地模拟滑坡的运动堆积过程,模拟结果显示,滑坡历时12.8 s,最大运动速度17.7 m/s,平均堆积厚度4.9 m,运动距离139 m。本研究为伊犁河谷地区黄土冻融滑坡的早期识别与风险评估提供了重要的技术支撑。     

对流移入杭州湾后飑线发展机制分析

利用多源观测资料,对2021年4月30日发生在黄淮地区的一次强对流过程中由不同类型风暴系统造成的极端对流大风进行了探讨。研究表明,此次强对流过程发生在东北冷涡背景下的强风垂直切变和层结不稳定环境中,地面气旋及锋面触发了初始对流,在之后近10 h的传播过程中经历了组织化发展、孤立风暴新生、发展、合并与重组等不同阶段。期间,由两种不同类型风暴产生了特征相异的对流性大风：第一阶段,以江苏淮安站为代表,苏中极端对流性大风（36.2 m/s）是由发展强烈的超级单体风暴引发下击暴流所致。对流风暴低层呈现出明显的钩状回波特征,对应深厚的具有显著气旋性旋转的中气旋,在地面极端大风临近时刻,中气旋存在同时向上和向下拉伸、水平尺度快速收缩过程。贯穿整个风暴的下沉气流位于风暴钩状回波后侧,这支强下沉气流至地面附近迅速向外辐散,伴随风暴内强反射率核快速下降,导致淮安产生时、空尺度小且空间分布显著不连续的极端大风。第二阶段,以江苏南通地区为代表,苏东南地区极端大风的发展过程涉及多尺度天气系统的相互作用。线状对流系统前部存在明显的阵风锋,造成较大范围10级以上的地面大风;南通通州湾极端大风（47.9 m/s）发生在阵风锋后侧,其形成一方面是由于线形对流风暴造成的强冷池与地面冷锋相叠加,形成更强的气压梯度,另一方面与地面中尺度气旋入海过程中的快速发展以及风暴后侧倾斜向前的下沉气流导致的高空风动量下传有关。     

不同大尺度强迫条件下考虑初始场与侧边界条件不确定性的对流尺度集合预报试验

研究了不同大尺度强迫条件下的暴雨个例中,考虑不同尺度特征的初始扰动与侧边界扰动相互作用构造对流尺度集合预报的可行性,为进一步构建“自适应”于不同强对流天气的对流尺度集合预报系统提供依据。结果表明,在大尺度强迫显著的个例1中,以大尺度扰动信息为主的动力降尺度的增长趋势较集合转换卡尔曼滤波(ETKF)更为显著,且总扰动能量在预报中后期超过集合转换卡尔曼滤波,而在大尺度强迫较弱的个例2中,集合转换卡尔曼滤波扰动能量始终高于动力降尺度。此外,当大尺度强迫显著时,初始扰动与侧边界扰动相匹配会产生相互促进的作用,而不匹配时初始扰动会在预报中后期抑制侧边界扰动的发展,当大尺度强迫较弱时,即使是互相间不匹配的初始扰动与侧边界扰动也能在大部分预报时段起到相互促进的作用,说明初始扰动与侧边界扰动的相互作用机制不仅与天气形势相关,也与二者是否匹配挂钩,另外,扰动的发展特征同样依赖于天气形势;从集合离散度的角度来看,当大尺度强迫明显时,侧边界扰动的作用会在更短的时间内取代初始扰动,从而对离散度起到主导地位;两种初始扰动方法相比,集合转换卡尔曼滤波在多数情况下对总离散度的贡献均大于动力降尺度;从降水量预报及概率预报情况来看,大尺度强迫明显的个例可预报性更高,且各集合成员间的差异较小,大尺度强迫较弱的个例则相反,且当两种初始扰动方案与侧边界扰动相结合时,较仅侧边界扰动均有一定提高。      

MODIS 1B影像几何纠正方法研究及软件实现

MODIS影像是一种新型和重要的数据。对MODIS 1B影像几何畸变原因进行了深入分析，选择了一种合适的纠正方法。对于1km分辨率MODIS 1B影像，直接采用1km分辨率的空间坐标进行几何纠正；对于250m和500m分辨率的MODIS 1B影像，先用三次样条曲线对坐标进行插值生成同分辨率的坐标，然后利用坐标插值结果对其进行几何纠正。由于MODIS影像在空问分布上的特殊性，采用前向和后向映射相结合的方式确定纠正后某一像素点在原始影像中的位置。根据该位置的条带重叠度，可以确定参与计算像素个数、搜索窗口的大小以及窗口的精确位置；采用归一化反距离加权插值法计算纠正后像素点的属性值。上述优化算法不仅保证了纠正后影像的质量，而且提高了数据处理速度。作者在Visual C 6．0环境下开发实现了上述算法。从坐标插值和几何纠正结果分析，无论是数据处理速度还是纠正后的影像质量和精度均达到要求。     

断层滑动速率,地震重复时间和平均应力降

本文综述了国内外大地震复发间隔研究的现状，系统整理了中国大陆活断层滑运速率，已发现的古地震遗迹及古地震复发间隔，结果表明，在滑动速率较在的活断层发现的古地震复发间隔较短，Ｋａｎａｍｏｒｉ和Ａｌｌｅ（１９８５）研究了具有大范围重复时间（２０年到几千年）的板内大地震的震源参数，发现复发间隔较长的大地震具有较高的平均应力降，我们在实验室内研究了应变速率不同时固体围压三轴压缩下完整花岗岩破裂后的粘滑现象。     

随钻斯通利波测井反演地层渗透率的理论、方法及应用

针对孔隙渗透地层的随钻声波测井问题,用Biot-Rosenbaum孔隙弹性波测井理论推导了孔隙地层的随钻井孔声场表达式.据此考察了随钻条件下井中斯通利波的波形、相速度频散、衰减以及相速度对渗透率的灵敏度,并与电缆测井中的情况进行了对比.数值模拟结果表明,随钻条件下斯通利波对地层渗透率的灵敏度相对于电缆测井有明显增加,更有利于用来反演地层渗透率.为快捷有效地处理现场测井数据和反演计算,采用简化Biot-Rosenbaum理论和钻铤的等效模型,对随钻斯通利波的频移和时滞进行联合反演.结果表明,随钻斯通利波反演的渗透率与核磁渗透率和岩心覆压测试渗透率符合较好,并且与常规测井曲线所反映的储层性质具有较好的一致性,证明了利用随钻斯通利波评价地层渗透率的有效性.

     

融冰期北极楚科奇海陆架中心区硅限制与来源补充

相对氮亏损(N:P约为7,小于16)的太平洋入流水携带的营养盐是支撑北冰洋上层生态系统的重要物质基础。海冰消退,光限制消失,楚科奇海陆架存在强烈的营养盐消耗与利用,广泛认为其表现为氮限制,因此该区域重点关注氮元素循环,对于硅元素的相关研究较少。本文基于2016年中国第七次北极科学考察和中国-俄罗斯首次联合北极科学考察两个同步进行的航次调查结果,全面展示了融冰期整个楚科奇海陆架区的营养盐分布格局。结果显示,硝酸盐和亚硝酸盐表层基本耗尽;硅酸盐表现为中心低,周围高,陆架中心区是强烈的硅限制区域,受到硅和氮的共同限制。沿着太平洋入流方向,S01、R01、LV77-01站位30 m以深硅酸盐浓度高于太平洋入流水端员,说明沉积物孔隙水向底层水释放硅酸盐,因此在浅水陆架区孔隙水可作为上层海洋硅酸盐的潜在来源。本研究结合文献数据计算得到楚科奇海陆架沉积物-水界面硅酸盐年通量为630.78 mmol·m^-2·a^-1,总量为3.75×10¹¹ mol·a^-1,是太平洋入流水所携带硅酸盐年通量的一半(6.59×10¹¹ mol·a^-1),表明沉积物孔隙水也是楚科奇海陆架硅酸盐的重要来源。     

TLS技术在环境地质灾害监测中的应用进展

针对地面三维激光扫描技术在环境地质灾害监测中的应用问题,该文在系统介绍此技术关键指标和数据处理的基础上,从滑坡监测、土壤侵蚀监测、敏感地貌微变形监测和水灾害边界追踪4个方面,详细介绍了该技术在环境地质灾害监测领域的应用历史和现状,其研究热点包括该技术在应用中的适宜性评价、监测精度评价、滤波算法的开发及灾害发生趋势预判等方面。另外,应用中高植被覆盖度和降雨天气的干扰问题可通过继续优化软硬件并加强与其他技术联合应用予以弥补。