喜马拉雅山地区地气间物质交换及其与南亚夏季风的联系

喜马拉雅山是青藏高原的重要组成部分,是大型山地的代表。该地区陡峭的地形和复杂的地表状态在强烈太阳辐射条件下形成了特殊的局地环流系统。该特殊局地环流系统所导致的地气交换过程可能不同于平坦地形和其他山区。喜马拉雅山毗邻南亚季风区,该地区的地气交换过程也可能受到南亚季风活动的影响。为正确认识喜马拉雅山地区的地气交换过程,利用2006年夏季喜马拉雅山北侧绒布河谷地区获得大气观测资料,结合同期的大气环流资料,对绒布河谷地区地气间的物质交换进行研究。结果表明:1)该地区的地气间物质交换以午后至次日凌晨强烈的向下输送为主;观测期间平均向下输送强度为7.9×106m3.s-1,相当于每天将整个封闭河谷内大气置换约38次;2)该地区地气间的物质输送与南亚夏季风存在密切关系,南亚夏季风活动弱(季风中断期)则物质交换量大(9.7×106m3.s-1),季风活动强(季风活跃期)则物质交换量小(6.6×106m3.s-1);3)南亚夏季风可能主要通过改变局地大气辐射状况进而影响该地区地气间的物质交换过程。     

三江源地区草地退化对中国区域气候影响的数值模拟研究

人类活动导致的土地利用变化是区域气候变化的一个重要驱动因素.位于青藏高原腹地的三江源地区,生态系统十分脆弱,其独特的地理位置决定了源区的生态环境对中国乃至全球的气候变化、生态环境均有十分重要的影响.该研究应用区域气候模式RegCM3,通过两组数值模拟试验结果的对比分析,探讨三江源地区的草地退化对中国区域气候的影响.模拟试验的区域模式水平分辨率为60 km,模拟区域中心位于35°N,105°E,水平格点数为92×82,相当于5520 km×4920 km的范围.研究结果表明:RegCM3对中国区域气候具有较好的模拟能力,能够用于定量研究土地利用变化对区域气候的影响.三江源地区的草地退化引起的气候变化在不同的地区是不一致的,变化最明显的地区是青藏高原地区.草地退化将会引起青藏高原地区的冬季降温和其他季节升温,气温变化最显著的季节是春季(0.46℃),冬季变化最小(0.03℃);三江源地区的草地退化对中国中、东部地区的气候影响较复杂,主要表现为夏季长江以北地区有不同程度的升、降温现象.由于青藏高原夏季热源作用的加强,导致夏季青藏高原低层大气的热低压有所加强,太平洋副热带高压向东退缩.降水量的变化主要表现在夏季降水的普遍减少.草地退化后,青藏高原地区的气候有向暖于方向发展的趋势.     

冬小麦晚霜冻害时空分布与多时间尺度变化规律分析

冬小麦晚霜冻害主要发生在中国的黄淮区域,河南占黄淮区域面积较大,是中国小麦的主要产地,又是晚霜冻害的重发区,因此文章以河南为例,从构成晚霜冻害的最低温度和小麦发育期两个因素出发,提出了晚霜冻害指数构建方法,使晚霜冻害指标定量化,并从多年数据库中计算出逐年晚霜冻害发生强度和发生天数.由于小麦发育期观测资料序列较短,影响了大尺度小麦晚霜冻害变化规律的分析,因而提出了冬小麦发育期资料推算方法;对计算出的近50年晚霜冻害资料进行EOF分析和Morlet小波分析,以发现晚霜冻害的时空分布与多时间尺度变化规律.结果表明:冬小麦晚霜冻害发生频率较高,高发区频率超过40%,且在20世纪70-90年代有增多的趋势;发生强度和天数变化趋势基本相似,具有发生强度较重区对应着发生天数较多区的趋势,且前者对小麦产量的影响大于后者;晚霜冻害发生强度的重发区分布在豫东南和豫西南,轻发区主要分布在淮河以南及豫西部分地区,其中第1模态分布型存在16年、第2模态分布型存在准2年的多时间尺度变化规律;发生天数的多发区主要分布在豫北北部和豫西南边界,少发区在豫东北及豫西南中部,其中第1模态分布型存在着准4年、第2模态分布型存在准3年和准6-7年的周期.     

水稻覆膜节水种植对NO排放的影响

为保障粮食安全和节约水资源,水稻覆膜节水技术正越来越多地被农业生产部门运用到水稻生产中。但是,与传统种植模式(采用淹水与烤田相结合的间歇灌溉)相比,水稻覆膜节水种植模式通过改变土壤条件,引起稻田生物地球化学过程变化,进而使得大气环境污染性气体一氧化氮(NO)的排放发生变化。为了定量研究两种种植模式的NO排放差异及其关键控制因子,采用静态暗箱—化学发光法,对不同种植模式下两种施肥条件(常规施肥与无氮肥对照)的水稻—休耕系统NO排放通量及其环境因子进行了原位周年观测。结果表明,水稻生长季NO排放主要发生在中期烤田阶段,覆膜节水种植模式的NO通量多高于常规淹水种植模式,水稻生长季NO排放系数分别为0.12%和0.016%,主要原因是覆膜节水种植模式提高了土壤温度和氧化还原电位。在休耕季,两种种植模式的NO排放都与土壤湿度呈显著负相关。覆膜节水种植模式全年NO排放有大于传统种植模式的趋势,其排放系数分别为0.15%和0.032%,但需时间更长地点更多的试验研究加以证实。     

铜矿数字矿床模型专家系统的原理与技术实现

数字矿床模型是指将传统的地质学语言描述的矿床特征,转化成计算机可以识别的数字和符号,并加入人工智能的推理规则和知识,使之具备矿床自动推理和勘查辅助决策的功能。本项研究是在基于前人的工作基础上,结合国内外数字矿床模型的先进理论和经验进行了系统的实现。本文论述了铜矿床数字化的方法原理以及在系统实现时的关键性技术问题。系统知识库和规则库的建立是在多位铜矿专家的协助下完成的,专家对一系列先验概率等相关参数进行赋值,并用统计学方法下进行了处理。铜矿专家系统中知识库和规则库的保存和管理使用了数据库开发技术,采用数据挖掘作为知识发现的新手段。系统使用产生式规则,采用主观贝叶斯方法为推理的总体算法,搜索策略采用广度优先向前搜索的策略;在地质证据的输入方面不只提供与铜矿类型直接相关的证据,同时系统也提供了更为充分的地质证据,使推理的过程更加可靠和合理,同时地质词典功能的加入方便用户对相关地质术语进行查询和检索。系统不仅能实现单一成因的矿床进行推理,也能对复合矿床类型进行推理。     

Predictions of Energy and Helicity in Four Major Eruptive Solar Flares

In order to better understand the solar genesis of interplanetary magnetic clouds (MCs), we model the magnetic and topological properties of four large eruptive solar flares and relate them to observations. We use the three-dimensional Minimum Current Corona model (Longcope, 1996, Solar Phys. 169, 91) and observations of pre-flare photospheric magnetic field and flare ribbons to derive values of reconnected magnetic flux, flare energy, flux rope helicity, and orientation of the flux-rope poloidal field. We compare model predictions of those quantities to flare and MC observations, and within the estimated uncertainties of the methods used find the following: The predicted model reconnection fluxes are equal to or lower than the reconnection fluxes inferred from the observed ribbon motions. Both observed and model reconnection fluxes match the MC poloidal fluxes. The predicted flux-rope helicities match the MC helicities. The predicted free energies lie between the observed energies and the estimated total flare luminosities. The direction of the leading edge of the MC’s poloidal field is aligned with the poloidal field of the flux rope in the AR rather than the global dipole field. These findings compel us to believe that magnetic clouds associated with these four solar flares are formed by low-corona magnetic reconnection during the eruption, rather than eruption of pre-existing structures in the corona or formation in the upper corona with participation of the global magnetic field. We also note that since all four flares occurred in active regions without significant pre-flare flux emergence and cancelation, the energy and helicity that we find are stored by shearing and rotating motions, which are sufficient to account for the observed radiative flare energy and MC helicity.     

基于页岩线性岩石物理模型的TOC反演方法研究

总有机碳含量(TOC)是评价页岩有机质丰度和生烃能力的重要指标.常规TOC预测方法是通过对弹性参数体(例如密度反演体)进行线性拟合得到的,该方法具有地区经验性,并且缺乏有效的理论支撑.针对此问题,本文以岩石物理驱动的物性参数反演作为技术手段,首先对典型页岩的矿物组分以及孔隙流体特征进行分析,得出影响页岩弹性参数变化的四个主要因素分别是等效脆性矿物体积分数、黏土体积分数、TOC以及总孔隙度,进而可有效减少待反演参数个数,提高物性参数反演算法的可行性.在此基础上,将Grana提出的线性化岩石物理模型推广至页岩,建立线性化页岩岩石物理模型,并在贝叶斯理论框架下建立页岩物性参数反演,实现从弹性参数反演体直接提取TOC、总孔隙度以及等效脆性矿物体积分数等多个页岩物性参数,为后续的页岩气甜点(最佳的页岩气勘探与开发的区域或层位)评价提供可靠的数据支撑.模型数据和实际数据测试验证了该反演算法的有效性.     

基于Albedo-NDVI特征空间的玛曲县荒漠化时空动态监测

开展荒漠化时空动态监测是荒漠化防治的一项重要基础工作。以地处青藏高原东北缘的甘肃省玛曲县为例,以该县2001年、2005年、2010年的TM影像和2015年的HJ-1影像为数据来源,利用Albedo-NDVI特征空间法,从整体到局部,分别对该县全区域及其黄河沿岸地区不同尺度区域近15年的土地荒漠化进行了监测和时空动态分析。研究结果表明：Albedo-NDVI特征空间法能便捷、有效、精确地对荒漠化信息进行提取和分级,有利于荒漠化的定量分析与监测;玛曲县近15年来实施的生态恢复工程效果显著,该县荒漠化状况有所改善,荒漠化土地的面积持续减小,程度不断降低,主要发生“轻度荒漠化土地向非荒漠化土地”的转移;但是由于沙源丰富、人口密集以及过度放牧等原因,玛曲县黄河沿岸5 km带状区域荒漠化以“非荒漠化土地向轻度荒漠化土地”转移为主,荒漠化状况较全县整体水平严重,并且仍有不断恶化的趋势。     

南海北部油气缓释环境沉积物脂类化合物组成特征

认识沉积环境有机碳留存状况是阐述油气形成过程中有机碳早期成岩的关键内容。以南海珠江口盆地及其邻近海域为背景,通过研究表层沉积物中脂类化合物的形态组成,认识脂类有机碳的来源和留存状态,阐述特征脂类分子的早期成岩特征。结果表明,研究区域表层沉积物有机碳含量为0.22%～0.66%,有机碳稳定同位素分布在-20.88‰～-22.93‰之间,表现为显著的海源特征。沉积物中共检测出21种脂肪酸、6种脂肪醇、8种甾醇和植醇;总脂肪酸、脂肪醇、甾醇和植醇含量分别为12.57～40.27μg/g、5.35～8.98μg/g、0.15～3.75μg/g和0.01～3.99μg/g干重,总体表现为靠近珠江口和台湾海峡略高。脂类化合物的存在形态以游离态(FR)和碱性水解态(BH)为主,酸性水解态(AH)贡献较低;其中植醇和甾醇呈现显著的BH优势,植醇中未检出AH组分的贡献。脂类化合物主要来自于海洋现场生产,海洋微藻和细菌的相对贡献率分别为21.18%～33.78%和11.02%～15.64%,陆源高等植物贡献低于5%。来源于硫酸盐还原菌的支链脂肪酸在靠近珠江口海域高达1.79～2.62μg/g,占总脂肪酸的5.14%～6.50%,并与硫酸盐还原过程相关的古菌分布相一致。     

应力路径和干湿状态对堆石料颗粒破碎的影响研究

堆石料颗粒破碎是引起高土石坝变形的重要因素。在大坝填筑、蓄水期,堆石料的应力路径和干湿状态均是变化的。通过大型三轴试验,系统地研究了应力路径和干湿状态对堆石料颗粒破碎规律的影响。试验结果表明：（1）相同初始条件下,按不同应力路径达到同一轴向应变停机时测定的颗粒破碎率是不同的,等围压?3试验产生的颗粒破碎最大,等平均主应力p试验的次之,等最大主应力?1试验的最小,但不同应力路径下的颗粒级配演化规律是一致的。（2）相同初始条件下,湿样的颗粒破碎率明显高于干样,且二者的差距随着围压的增大而增大,不同干湿条件下的颗粒级配演化规律同样是一致的。（3）建立的考虑母岩强度的颗粒破碎率与塑性功的关系可以较好地统一描述不同应力路径及干湿状态下的颗粒破碎。该研究成果可为建立复杂应力路径及干湿变化条件下考虑颗粒破碎的堆石料弹塑性本构模型提供依据。