我国雷电灾害及相关因素分析

利用常规气象观测资料、ERA-Interim 0.5°×0.5°再分析资料、Himawari-8气象卫星数据、安庆多普勒天气雷达资料和安徽省ADTD闪电定位系统数据,对2017年8月19日安徽中部地区一次雷暴天气过程的大气环流背景和闪电特征进行了分析,并针对这次雷暴天气过程中发生的一次雷电灾害进行了细致分析。结果表明：（1）此次雷暴天气过程发生在500hPa副热带高压北部边缘及高空前倾槽前,对流层中低层黄淮气旋切变、低空急流及中尺度地面辐合线为这次过程的重要影响系统,强对流天气发生在大气不稳定层结条件下。（2）雷暴过程生命周期约为4 h,影响范围覆盖合肥及周边地区。雷暴过程以负地闪为主,正负地闪比例为1：25。（3）负地闪集中发生在雷暴的成熟期,正地闪在成熟和消散期出现较多。78.2%的地闪集中发生在40~55 dBz的雷达强回波区,正负地闪的位置分布差异较大,在雷暴成熟期负地闪集中区域与强回波中心区域较为吻合,而正地闪多分布于强回波边缘和弱回波区。（4）此次雷电灾害发生在MCS南侧边缘,由一个新生发展的γ中尺度对流单体所致,灾害发生在该单体的成熟阶段。灾害附近区域地闪密度约为1次·km^-2,雷电灾害主要因人员躲避不及所致,这表明雷电灾害的发生不仅与致灾因子（雷电）有关,还与承灾体的暴露度、脆弱性和雷电防护水平有关。

     

几种自由边界实施方法在完全 匹配层条件下的对比研究

传统的完全匹配层技术是一种能够较为有效地消除边界反射的边界条件,但是当表层为泊松比较高的自由表面时,该技术可能会产生不稳定的现象.针对传统的完全匹配层技术固有的不稳定和掠射情况下吸收效果不佳等缺陷,发展了多轴完全匹配层、卷积完全匹配层以及将两者结合的多轴卷积完全匹配层等3种边界条件.本文介绍了水平自由表面的不同处理方法以及传统、多轴、卷积和多轴卷积等4种完全匹配层条件的原理,通过二维半无限空间模型的交错网格有限差分正演模拟对比,分析了几种自由边界实施方法在这几种完全匹配层条件下的稳定性,并通过提取单道波形与解析解进行对比,定性分析了水平自由表面几种不同处理方法的准确性以及各自的适用条件. 结果表明,泊松比和水平自由表面实施方法对波场模拟效果及其稳定性有重要影响.     

Sentinel-2和AW3D30相结合的湿地提取

为了实现大范围湿地动态监测,本文以辽河入海口附近的盘锦湿地为研究区,基于Sentinel2-L1C和AW3D30 DSM数据,在随机森林分类的基础上,结合地形数字特征和多边形形状特征对研究区进行湿地信息提取。通过人工目视解译对该分类方法进行精度验证,结果表明:该方法的自动化程度较高,能够在较少的人工干预下提取湿地覆盖范围。提取结果精度较高,制图精度和总体精度分别为91.04%和82.65%,Kappa系数为0.599 7,说明本文所采用的计算机分类方法与人工目视解译方法具有较好的一致性。     

空间-波数域三维大地电磁场积分方程法数值模拟

地球物理勘探中, 地下复杂地质体电磁场三维数值模拟计算量大、存储要求高.针对这一问题, 本文提出一种空间-波数域三维电磁场数值模拟方法, 该方法利用电磁场积分方程为卷积的特点, 将积分沿水平方向进行二维傅里叶变换, 将电磁场三维空间域卷积问题转换为不同波数相对独立的多个一维积分问题, 由此计算量和存储需求大大减少, 易于实现并行计算.采用有限单元法中的形函数进行一维数值积分, 一维积分离散为多个单元积分之和, 每个单元采用二次形函数表征电流变化, 可得出单元积分的解析表达式; 保留垂向为空间域, 优势之一在于可根据实际情况合理调整单元疏密程度, 准确模拟任意复杂地形和导电率异常, 兼顾计算精度与计算效率, 优势之二是用形函数拟合求得积分的解析解, 计算精度和效率高; 最后引入压缩算子, 采用迭代求得电磁场的数值解.本文方法充分利用不同波数之间一维积分高度并行性、一维形函数积分的高精度及快速傅里叶变换的高效性, 实现电磁场三维高效高精度数值模拟.设计模型将本文方法数值模拟结果和软件INTEM3D的数值模拟结果对比, 验证了方法的正确性; 设计高阻和低阻异常体, 研究了异常电导率与背景电导率差异对迭代收敛速度的影响; 改变计算规模, 随着计算网格增多, 算法耗时与存储呈近似线性增长; 设计复杂模型与目前主流数值模拟方法对比, 本文算法速度快1个数量级以上, 且计算规模越大, 算法效率的优势越明显.研究结果表明, 本文提出的空间-波数域三维电磁场数值模拟方法理论和方法正确, 计算效率高, 对计算机存储要求低, 算法高度并行, 适合任意复杂条件大规模三维电磁场高效、高精度数值模拟.

     

极隙区一次长时间ELDI事件的观测研究

E层占优电离层（ELDI）是一种特殊的电离层垂直结构,表现出与偶发Es明显不同的时空分布和形态特征,但其形成机理尚不清楚.本文报道了发生在2001年7月15日的一次长持续时间（~2.3 h）的ELDI事件.地面雷达观测表明,该ELDI事件可以按照电子密度剖面不同的变化特征分为两个阶段.在第1个阶段里,E层密度大幅度增强而F层密度未有明显变化;在第2个阶段里,E层密度回落至正常水平而F层密度强烈耗空.卫星及其他地面设备的协同观测数据表明,高能离子沉降是ELDI第1阶段的主导形成机制,而强等离子体对流是第2阶段的主导机制.

     

各向异性介质空间-波数混合域直流电阻率法三维数值模拟研究

将各向异性介质分成各向同性背景介质和各向异性异常介质,并提出一种空间-波数混合域方法实现了各向异性介质下直流电阻率法的三维数值模拟.不同于传统直流电阻率数值模拟方法,本文算法直接对空间域异常电位满足的偏微分方程沿水平方向进行二维傅里叶变换,使水平方向转换成波数域,保留垂直方向为空间域,可根据地下介质电流密度变化的快慢灵活剖分.这样可把空间域异常电位满足的三维偏微分方程转化成不同波数满足的一维常微分方程,把一个大规模三维数值模拟问题分解为多个一维数值模拟问题,利用一维有限单元法求解方程组,并通过采用压缩算子迭代计算,最终获得较为精确的数值解.与自适应有限单元法对比验证了本文算法的正确性;测试了算法的收敛性,结果表明在满足精度要求的情况下,算法的收敛性只与异常体和围岩之间的电导率差异相关,而与异常体大小和埋深无关;分析了算法计算效率,结果表明算法的计算效率与剖分网格节点成线性关系,算法可在微型计算机中较快计算出剖分节点总数超过千万的各向异性模型的结果;设计简单观测系统并验证其具有反映地下各向异性结构特性的能力;最后模拟异常体沿着不同方向旋转不同角度时的响应特征,对比分析可知异常体为各向异性情况下,沿不同方向旋转相同角度或沿同一个方向旋转不同角度,在同一个位置上测量得到的视电阻率有差异.

     

塔北哈拉哈塘奥陶系岩溶储层类型与特征及控制因素

近年来,塔北哈拉哈塘奥陶系碳酸盐岩油气勘探开发取得了重要发现。综合露头、钻井、岩心、地震等资料进行分析,明确哈拉哈塘地区奥陶系岩溶储层包括大型溶洞、溶蚀孔洞、溶蚀裂缝3种类型,将研究区内桑塔木组尖灭线南北划分成剥蚀区和覆盖区。通过地震解释资料分析发现,桑塔木组尖灭线以北的剥蚀区的岩溶储层主要受到风化壳的影响,风化壳发育的范围和强度影响岩溶储层的规模;建立研究区断裂控制岩溶模式分布图,并分析井漏数据与断裂系统叠合关系,得出断裂系统及其对所控制的层间岩溶作用,是桑塔木组尖灭线以南覆盖区岩溶储层发育的主要控制因素;明确了加里东中期Ⅰ幕、Ⅱ幕、Ⅲ幕3个不同岩溶发育时期,受断裂控制的明河、暗河对研究区岩溶储层的叠加改造作用。     

南海扩张过程及海陆变迁沉积记录

南海南、北共轭大陆边缘盆地的对比研究是深入了解南海扩张过程及古地理格局的重要途径。由于历史原因,目前对南海南缘盆地构造—沉积演化研究还非常薄弱,极大地限制了对南海扩张及海陆变迁等基础地质问题的整体认识。综合南海及其周缘盆地沉积地层和沉积环境的研究进展,对南海扩张过程和古地理格局演化进行了分析。南海南、北缘盆地破裂不整合面存在着明显的穿时性,从NE向SW逐渐变年轻,对应南海海底扩张从NE向SW渐进式打开。台湾新生代地层破裂不整合面位于33~39 Ma之间,暗示南海洋壳开始形成的时间可能在33~39 Ma之间,有部分较老的洋壳可能已经向东俯冲消减掉。南海经历了从早期"北陆南海"逐渐演变为现今"北海南陆"的过程,南海北缘早期存在一个向东开口的海湾,可能为古南海的一部分。伴随南海的扩张,海侵范围由东向西逐渐扩展,从一个狭窄的海湾形成今日的形貌。南海北缘盆地物源在~25 Ma左右发生明显的改变,早期主要为华南沿海的近源剥蚀沉积。在~25 Ma后,来自扬子地块的沉积物逐渐增多。南海南缘盆地物源在~25 Ma前与南海北缘盆地具有相似的物质来源,~25 Ma后南海洋盆阻挡扬子地块的物源向南输送,南海南缘仍以陆块内部中生代花岗岩及火山岩为主要物质来源。     

西部地区交通建设中的泥石流灾害与防治对策

我国西部地区铁路、公路交通干线共有泥石流灾害 4 70 0余处, 占全国道路泥石流灾害的 70 %以上。泥石流分布广泛, 成灾方式多样, 灾害严重, 制约了西部地区交通建设的发展。本文提出了做好路线方案比选, 防患于未然, 正确评判泥石流沟和发育现状, 工程设计要适合泥石流特点, 以及提高防灾减灾勘察设计水平, 开展泥石流防治试验示范工程研究等六条防治对策。     

Carbon storage of the forest and its spatial pattern in Tibet,China

The raising concentration of atmospheric CO_2 resulted in global warming. The forest ecosystem in Tibet played an irreplaceable role in maintaining global carbon balance and mitigating climate change for its abundant original forest resources with powerful action of carbon sink. In the present study, the samples of soil and vegetation were collected at a total of 137 sites from 2001 to 2018 in Tibet. Based on the field survey of Tibet's forest resources and 8~(th) forest inventory data, we estimated the carbon storage and carbon density of forest vegetation(tree layer, shrub, grass, litter and dead wood) and soil(0-50 cm) in Tibet. Geostatistical methods combined with Kriging spatial interpolation and Moran's I were applied to reveal their spatial distribution patterns and variation characteristics. The carbon density of forest vegetation and soil in Tibet were 74.57 t ha~(-1) and 96.24 t ha~(-1), respectively. The carbon storage of forest vegetation and soil in Tibet were 344.35 Tg C and 440.53 Tg C, respectively. Carbon density of fir(Abies forest) was 144.80 t ha~(-1) with the highest value among all the forest types. Carbon storage of spruce(Picea forest) was the highest with 99.09 Tg C compared with other forest types. The carbon density of fir forest and spruce forest both increased with the rising temperature and precipitation. Temperature was the main influential factor. The spatial distribution of carbon density of forest vegetation, soil, and ecosystem in Tibet generally showed declining trends from western Tibet to eastern Tibet. Our results facilitated the understanding of the carbon sequestration role of forest ecosystem in the Tibet. It also implied that as the carbon storage potential of Tibet's forests are expected to increase, these forests are likely to serve as huge carbon sinks in the current era of global warming and climate change.