基于CT图像分析建立岩土材料数值模型的方法研究

根据材料内部真实结构建立数值计算模型是岩土力学研究的一个热点。本文针对不同材料内部结构特征,介绍了等效图形法与边缘矢量化两种建模方法,并以自制孔隙岩土材料和混凝土的CT图像为例,说明了两种建模步骤。分析表明:当图像的灰度直方图具有明显双峰或多峰结构时,特征区域易分割;而当灰度直方图为单峰结构时,可以通过数学形态学的top-hat方法进行图像增强,以方便特征区域的提取。对于孔隙结构,可以利用等效圆或等效椭圆表征,建立相应的数值模型;而当内部结构复杂时,可利用特征边缘矢量化方法进行建模。本研究为如何建立反映岩土材料内部真实结构数值模型提供了方法。     

高分辨率石笋记录的近700年来滇西南夏季风降水变化

基于云南西南部司岗里洞一支长约168 mm石笋（编号SGL1）的7个²³⁰Th年龄和325个δ¹⁸O数据,建立了1322~1605 A.D.和1700~1927 A.D.时段平均分辨率达2 a的夏季风降水演化序列。该序列显示存在百年尺度的δ¹⁸O偏正阶段,即1322~1605 A.D.和1700~1927 A.D.时段,指示当时夏季风降水持续减少,这与印度季风区石笋所记录的结果一致,但区别于东亚季风区石笋记录的小冰期后期（1700~1900 A.D.）季风逐渐增强的特征,表明小冰期后半段亚洲季风区石笋记录的区域干湿变化空间差异显著。显著的多年代际振荡是SGL1石笋序列最为突出的特征,在石笋生长稳定的1322~1540 A.D.时段,高分辨率氧同位素序列记录到9个持续时间约10~20 a、平均振幅达1.4 ‰的干旱事件,这些年代际尺度干旱事件在东南半岛及南亚地区的高分辨率记录中均有不同程度的体现。SGL1石笋氧同位素序列与太阳总辐照度记录呈显著的正相关关系,说明太阳活动可能是小冰期季风气候百年尺度变化的主要驱动因子,但二者呈负耦合关系,即太阳辐射增强（减弱）,对应区域季风降水减少（增多）。小冰期早期（1322~1540 A.D.）,SGL1石笋记录的年代际干旱事件与太平洋年代际振荡（PDO）暖相位和大西洋多年代际振荡（AMO）冷相位相对应,其显著的15 a、24 a和56 a周期也类似于PDO的主导周期,说明该区多年代际气候变化主要受PDO调控;功率谱分析结果还显示SGL1序列具有显著的2.6~3.2 a和6 a周期,暗示该时期区域年际尺度气候变化可能受ENSO和（或）印度洋偶极子（IOD）的影响。

     

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区上古生界地层压力演化研究

为揭示鄂尔多斯盆地杭锦旗地区上古生界地层压力演化特征及异常压力形成机理,基于现今储层压力状态分析,结合泥岩压实研究及包裹体测试古压力恢复结果,采用盆地数值模拟系统,定量分析了杭锦旗地区上古生界异常压力演化史。研究表明,杭锦旗地区储层现今处于异常低压状态,目的层在早白垩世末达到最大埋深,泥岩剩余压力最大值集中在上石盒子组中下部—下石盒子组盒3段,不同区带最大剩余压力大小有所差异,西部区带剩余压力最大(15～20 MPa),东部区带剩余压力居中(10～15 MPa),北部区带剩余压力最小(5～10 MPa)。地层压力演化与构造运动具有同步性,三叠纪末印支运动时期,剩余压力开始形成,中侏罗世早期燕山运动时期,剩余压力略微下降,白垩纪晚燕山运动时期,剩余压力达到最大,随后发生大规模构造抬升剥蚀,剩余压力迅速下降,形成现今储层异常低压和盖层残余不同程度剩余压力的状态。杭锦旗地区现今储层异常低压形成主要原因是天然气扩散,其次为构造抬升引起的温度降低和剥蚀卸载。烃源岩层、盖层及储层古异常高压成因有所差异,烃源岩层以生烃作用为主,盖层以泥岩欠压实作用为主,储层古异常高压形成与砂泥岩配置关系有关,盒3段...     

2008年初江西省低温雨雪冰冻过程的温度变化分析

利用常规气象观测资料和NCEP再分析资料,对2008年1月12日～2月2日江西出现的历史罕见低温雨雪冰冻天气过程的的气候背景、环流形势、天气系统进行分析,并着重对温度变化与降水相态(雨、雨夹雪、冻雨、纯雪)变化的关系进行分析,找出温度水平分布和垂直分布特征,希望对今后低温雨雪冰冻过程预报有一定帮助。     

天津蓟县二维纳米级伊利石研究

天津蓟县中元古界串岭沟组上部黑色页岩产有丰富的伊利石,其矿物组合仅为石英和伊利石,是重要的可利用伊利石资源。运用化学成分分析和XRD方法确定出伊利石含量为64％～70％。由Scherrer方程计算的平均c^*轴方向厚度为12nm,平均6轴方向长度为167nm,结合伊利石的片状生长习性,可确定串岭沟组上部黑色页岩所产伊利石为二维纳米级伊利石,具有重要的纳米属性。化学成分分析表明,黑色页岩所产伊利石具有0．75的层间电荷和二八面体为主的二八-三八面体的过渡类型八面体结构特点。对数正态粒度大小的分布特征表明黑色页岩中的伊利石经历了由成核→等体积转移→最终长大的Ostwald成熟效应。     

Comparative analysis of the cold surge characteristics over China before and after 2000北大核心CSCD

Based on the daily minimum temperature data in China from 1961 to 2018, using n-order polynomial fitting, sliding t-test, empirical Orthogonal Function analysis, Morlet wavelet transform and other methods, this paper reveals the temporal and spatial distribution characteristics of the number of cold surge (CS) day, CS frequency and CS intensity by time and region. The results are as follows. On a national level, the number of CS day, CS frequency, and CS intensity decreased from 1962 to 2000. Specifically, the trend of every element of CS has changed from a previous decrease trend to an increase trend, and the inflection point was around 2000. The CS activity occurred more frequently, became more strengthen, and last for longer time after 2000. There are obvious spatial differences in the number of CS days, CS frequency, CS intensity and their changing trends in China. The number of CS days and CS frequency reach the maximum value in northeast China and northern Inner Mongolia. Meanwhile, the CS intensity value is low in the southeast China and high in the northwest China, with the exception of southern Xinjiang. The changes in the number of CS day and the CS frequency are mainly manifested as the “Northeast, Southwest Reverse Pattern”, the CS intensity is mainly manifested as the “Uniform Change Pattern”. The number of CS day, CS frequency, and CS intensity did not change significantly after, but a significant transition point was detected in 1980. On a regional scale, from 1962 to 2018, the number of CS day, frequency and intensity of cold surge in all regions showed a decreasing trend, while they increased after 2000. In the northern and northeastern of China, mean of three elements of cold surge increased after 2000. The transition year was different in different regions. The transition year of three elements of cold surge in Northeast China were the earliest. Mean value of the number of CS day, CS frequency, and CS intensity have an oscillation period of 3~5 years in total China and all regions. In addition, the periodic oscillations of the number of CS day and CS frequency in all regions are basically the consistent. © 2022 Science Press (China).     

基于GWR模型的喀斯特地区产流量与土壤侵蚀权衡的时空特征——以贵州省三岔河流域为例

喀斯特地区的土壤保持服务及产流服务对区域可持续发展至关重要,明晰二者之间的权衡/协同关系是制定生态系统服务管理策略的基础。当前,针对喀斯特生态系统服务权衡与协同关系的研究多为定性描述,对于相互关系的定量研究亟待加强。本文以典型喀斯特地区三岔河流域为研究区,使用In VEST模型、RUSLE模型分别模拟了研究区2000—2015年16年间的产流量及土壤侵蚀量数据,借助地理加权回归方法对产流量及侵蚀量的多年均值进行权衡/协同关系的定量刻画与空间分析。结果表明:(1)流域尺度上产流量与土壤侵蚀量呈现权衡协同关系并存的分布格局,研究区63. 3%的面积为权衡关系,36. 7%的面积为协同关系,上游、下游大部分地区为权衡关系,中游呈现协同关系;(2)土地利用类型的空间分布是导致产流量与土壤侵蚀量权衡/协同关系空间分布的主要原因;(3)产流量与土壤侵蚀量的空间权衡/协同关系具有较高的空间异质性,因不同地貌类型区而存在差异,其中中海拔平原、中海拔台地地区土壤侵蚀与产流量整体上表现为协同关系,中海拔丘陵、小起伏中山、中起伏中山地区表现为权衡关系。本研究深入剖析了土壤侵蚀及产流量的空间权衡关系,其结果可为该地区生态系统服务管理提供借鉴意义。     

"03.7"江淮梅雨锋暴雨中尺度系统的数值模拟研究

应用非静力中尺度数值预报模式MM5,对2003年7月4～5日的江淮梅雨锋暴雨过程进行了24h模拟,结果较好地再现了中β尺度暴雨系统的发展过程.进而利用时空分辨率较高的模式输出资料,对与这次暴雨过程相伴随的中β尺度系统的结构、生消变化状况及其可能的形成机制进行了研究.研究结果表明,梅雨带上强烈发展并东移的多个中β尺度对流系统,是造成这次江淮暴雨最直接的影响系统.在对流系统发展初期,锋生强迫下的次级环流加强了锋生区附近大气低层的风向风速辐合,它与对流活动有正反馈作用.对称不稳定可能是中β尺度系统发生发展的一种重要机制,在中β尺度系统发生的弱对流不稳定区,湿位涡的斜压项mpv2起了主导作用.     

浅谈“气象大观园“科普软件开发中的软件工程原则

从软件工程的角度出发,描述了多媒体气象科普软件"气象大观园"的设计思路.希望通过对开发工作的总结,整理出对软件开发有益的经验.     

强对流活动对对流发展条件影响的数值试验

利用观测资料对2003年7月4日至5日的江淮大暴雨过程进行了天气诊断分析，并运用中尺度模式MM5进行了数值试验，较好地再现了中β尺度暴雨系统的发展过程。结果表明：导致本次降水活动停止的根本原因不是上升运动条件的变化，而是在中低层水平环流及梅雨锋上次级环流影响下，暴雨区低层湿空气逐渐被干空气替代。