青藏高原东北部多尺度重力场及其地球动力学意义

由于受到SN和EW双向挤压作用的综合影响,处于年轻高原与古老地块交接区的青藏高原东北部岩石圈强烈变形,构造活动十分活跃.为了整体性地了解青藏高原东北部重力场和深部动力学机制,本文基于EGM2008全球重力场模型数据,利用小波多尺度分析获得不同尺度的重力异常信息;同时反演了研究区的地壳厚度;通过构建穿越龙门山造山带和西秦岭造山带两条剖面的岩石圈密度结构模型,分析了地壳上地幔内不同介质的分布特征.研究结果表明,青藏高原东北部岩石圈显示十分复杂的塑性体的特征,其重力异常走向多以EW或SSE为主,反映了高原岩石圈物质向东运移的趋势;地壳厚度由西向东逐渐减薄,边缘造山带深部并没有发现"山根"痕迹,结合该地区低重力的特征,推测西秦岭-松潘构造结岩石圈发生过大规模地幔流底侵作用;地幔流上涌的动力可能来源于印度板块向欧亚大陆板块俯冲,激发了地幔流体侧向移动,在扬子地台和华北地台附近受到坚硬岩石圈的阻挡而被迫上移,并因此造成龙门山与西秦岭的隆升.     

频率慢度域自适应迭代反演算法压制海上倾斜缆鬼波方法及其应用

海上倾斜缆采集技术具有多样的陷波特征,通过去鬼波处理可获得宽频数据.针对海水面波浪起伏及缆深误差引起的鬼波延迟时间估计误差以及崎岖海底和目的层深度变化使得鬼波和一次反射波的振幅差异系数随偏移距的变化而难以给定一个固定值的问题,本文推导出频率慢度域中鬼波滤波算子以及自适应迭代反演求解上行波算法,该鬼波滤波算子与不同水平慢度对应的鬼波和一次反射波的振幅差异系数以及鬼波延迟时间有关.并基于计算出的理论下行波与实际下行波之间的平方误差最小理论实现自适应反演迭代最优计算该振幅差异系数和鬼波延迟时间.合成的及某海上采集的倾斜缆数据去鬼波处理结果表明,频率慢度域自适应迭代反演算法能较好地去除海上变深度缆鬼波,能达到拓宽地震记录频带目的.     

粤港澳闪电定位系统对高建筑物雷电的探测

为了评估不同聚类算法对雷暴系统的识别效果,进一步提高雷电临近预报能力,本文采用地闪定位数据和雷达反射率数据,利用基于密度的空间聚类(Density-Based Spatial Clustering of Application with Noise,DBSCAN)、快速搜索和查找密度峰聚类(Clustering by Fast Search and Find of Density Peaks,CFSFDP)以及改进的快速搜索和查找密度峰聚类(Extended Clustering by Fast Search and Find of Density Peaks,E_CFSFDP)三种聚类算法,对2018年9月21日19∶15—20∶57(北京时)发生在(114°—117°E、27°—30°N)区域的一次雷暴过程进行了聚类识别计算,探讨了三类聚类算法在雷暴系统识别中的差异。结果表明：(1) DBSCAN算法在地闪数据分布清晰且不同数据簇之间有显著距离间隔时,分类识别的准确率较高;当各个闪电数据簇的簇间距离或密度相差很大时,分类识别的准确率较低;(2) 地闪数据“无密度峰值”分布时CFSFDP算法会分裂出错误类,每个闪电数据簇仅具备唯一的密度峰值点是CFSFDP算法识别准确的前提条件;(3) E_CFSFDP算法解决了CFSFDP算法的“无密度峰值”问题,受地闪数据分布影响较小,因此基于E_CFSFDP算法的雷暴系统识别准确率明显高于DBSCAN和CFSFDP算法。

     

定量降水预报技术进展

现有的降水预报后处理方法多倾向于对整个区域开展日降水量统一订正,忽视了降水偏差的区域差异,且无法满足精细化预报业务需求。在综合评估中国气象局区域中尺度天气数值预报系统CMA-MESO 3 km (China Meteorological Administration Mesoscale Model at 3 km resolution)在2020年山西汛期降水预报偏差的基础上,基于频率匹配方法,对小时降水预报开展分时段、分区域订正试验,并对订正结果进行了多角度检验分析。结果表明：(1)模式对山西日降水预报空报突出,其中盆地降水预报量级明显偏大。(2)不同区域、不同时段小时降水预报偏差不同,其中弱降水在白天低海拔地区预报偏多,夜间高海拔地区预报偏少。(3)分区域、分时段频率匹配订正后,日累计降水平均误差较订正前降低76.8%,强降水过度预报问题显著改善。(4)通过降低过度预报的降水频率和强度,降水量峰值提前、上午峰值虚报等问题得以解决,可更好再现降水日变化特征。(5)订正后有效改善了模式降水预报的地形分布特征,主要体现在强度预报改进上,但对模式降水预报频率的地形分布偏差调整有限。

     

日侧极光弧的发光强度与沉降电子能谱的相关关系

本文利用中国北极黄河站多波段全天空极光观测数据,选取稳定的日侧极光弧,统计研究了极光强度比I_557.7/I_630.0与极光发光强度I_557.7的相关关系.发现I_557.7在午前暖点和午后热点区附近出现极大值,分别为2.2 kR和2.9 kR;而I_630.0在磁正午出现极大值,为1.5 kR.当I_557.7从0.1 kR增加到10 kR时,极光强度比I_557.7/I_630.0也由0.2增加到9.结合DMSP卫星探测的沉降粒子能谱数据,找到17个DMSP卫星穿越黄河站上空极光弧的事件,共穿越40条极光弧.得到了沉降电子的平均能量正比于极光强度比I_557.7/I_630.0,沉降电子的总能通量正相关于极光强度I_557.7的关系式.利用该关系式反演所有极光弧的电子能谱,发现在午前和午后扇区,产生极光弧的沉降电子主要来源于等离子体片边界层;在高纬出现强度较弱的弧,对应等离子体幔区域.在磁正午附近,沉降电子的平均能量较低,极光弧处于低纬一侧,粒子源区主要是低纬边界层.

     

滇西龙陵地区地壳电性结构及其对大瑞铁路地质选线影响研究

高黎贡山地处印度板块与欧亚板块碰撞缝合带附近的横断山脉南段,是大理—瑞丽铁路（大瑞线）的必经之地,地形起伏大、构造复杂、活动性强,高黎贡山隧道作为全线控制性工程之一,其地质选线的最大困难就是对隧道深部构造环境的了解,特别是缺少对与地热、地震等联系紧密的深部地质构造的认识.为此,本文以大地电磁方法为手段,以高黎贡山隧道为主要研究对象,通过对滇西龙陵地区高黎贡山隧道越岭段两条大地电磁剖面数据的处理解释对研究区的地壳电性结构特征进行了勘探研究.结合区域地质构造特征与主要工程地质问题之间关系的分析,根据隧道主要断层地质条件设计了三维垂直断层模型,利用三维有限元开展正演模拟研究发现,测点点距、位置与横向分辨率密切相关,点距越密,分辨率越高,测点位于断层在地表投影位置能有效提高分辨率.采用大地电磁阻抗张量分解技术对两条剖面上各测点的二维偏离度和电性走向进行了计算和分析,对剖面视电阻率和阻抗相位数据进行了二维NLCG联合反演研究,揭示了沿剖面的腾冲地块、龙陵—瑞丽断裂带及保山地块10 km深度的电性结构特征及相互关系.结果表明：剖面CD电性结构呈现区域构造的三分性,腾冲地块电性结构成层性较好,保山地块成层性较差,两者均以中高阻电性特征为主,中间夹龙陵—瑞丽断裂带,电性结构反映从3 km深度以下存在几乎近于直立延伸的低阻带,推测为班公湖—怒江缝合带滇西段丁青—怒江缝合带的反映;剖面AB共划分了6条与工程密切相关的深部隐伏断裂,结合地震地质、地表地质及龙陵地震深部背景研究,推测F7-3断裂为1975龙陵7.3级地震断裂;从地表黄草坝断裂开始向下延伸,有一条发育最大深度约为4 km的低阻通道,推测为地热断裂深循环通道,其与黄草坝断裂共同控制研究区地下热水的补给、径流和排泄条件,在高黎贡山隧道线位位置形成了一个相对低温通道,为隧道方案成立的关键工程地质条件.勘探结果表明：滇西龙陵地区地壳电性结构有效的反映了高黎贡山隧道深部隐伏断裂和地热断裂深循环通道等深部构造特征,为大瑞线隧道工程地质选线提供了深部地质背景依据.

     

台湾海峡北部及邻近地区春夏中尺度对流系统之气候特征

基于广州和深圳双多普勒雷达数据,对2008年6月6日发生在华南地区的一次准线状对流系统（QLCS）进行研究,分析其三维风场、动力和热力场结构并探讨其维持机制。结果表明：（1）QLCS初始于大范围层云降水中,在弱的大气不稳定环境下,存在中等强度的垂直风切变;QLCS发展时,地面有明显的中β尺度切变线,QLCS沿切变线组织成型,系统过境时地面水汽趋于饱和但未形成明显冷池。（2）发展成熟的QLCS的垂直上升速度区和正涡度区基本沿切变线呈带状,对流接近垂直发展,强回波区（>4 dBz）多数发展至5 km左右,但并未向系统移动前方倾斜,对流内的上升速度较小,最大上升速度（约6 m·s^-1）在中高层,对流区内深厚的辐合形成于前侧低层（2 km以下）和后侧深厚（维持到8 km）的相对入流。（3）QLCS对流区内部为扰动高压,从低层到高层呈减小趋势;扰动位温数值很小,表明上升气流的浮力效应不明显;垂直动量诊断结果表明,对流维持的主要机制是扰动高压所产生的垂直气压梯度力。

     

郑州-荥阳附近全新世湖沼沉积环境及对人类文化发展的意义

郑州地区深约4~12 m多处发现有1-2层灰黑色黏土层,具有湖沼相沉积特征。中原地区是华夏文明发祥地,文明发展与环境密切相关,稳定的水源是先民生存繁衍的基础,探究古湖存在对认识文明起源与发展具有重要意义。选取该区张五寨、司马村、后真村、安庄村等4个含湖沼层剖面,采集2个标准钻孔和15个控制孔岩心,进行沉积学、物理磁学、生物化石、有机碳和地球化学等环境指标分析。湖沼层系灰-黑色黏土-粉砂黏土,夹于上下河流相沉积中。放射性碳和释光等测年技术测定结果表明,湖沼层时代为全新世中期,约3~8 kaBP。黏土含量高值与磁化率低值对应,反映出径流搬运的磁性重矿物较少,表明较弱的水动力条件或静水沉积,代表湖沼相环境。孢粉分析出香蒲属、蓼属、莕菜属、狐尾藻属、眼子菜属等水生植物花粉,最高占草本的19.4%。该湖沼层中有机碳含量平均为21.6%,最高达29.4%。化学元素综合环境C值与黏土含量变化同步,反映出古湖在气候湿润或降水增加的环境下形成;还反映了流域植被覆盖度较高,水土流失少,主要搬运细颗粒物质入湖。沉积证据重建的全新世中期湖沼环境,与区域仰韶和龙山文化的古遗址点分布特征一致,由此定量估计了其分布范围和面积。本研究为郑州地区全新世存在古湖沼提供了科学依据,也为人文考古、遗址发掘提供实践意义的帮助。     

莱州三山岛—刁龙嘴近岸海域冲淤特征

以2013年莱州三山岛黄金海岸海滩剖面等实测资料为基础,结合海图和遥感影像等历史资料,利用数值模拟、泥沙起动流速计算和沿岸输沙计算等方法对研究区的冲淤特征进行了研究,并在此基础上初步探讨了影响冲淤演变的主要因素。结果表明,2009—2012年期间王河口至黄金海岸东端之间岸线保持平衡,黄金海岸岸线全线后退,处于侵蚀状态,黄金海岸西段至刁龙嘴之间岸段由于养殖池建设部分岸线向海推进;1984—2004年期间研究区整体处于侵蚀状态,等深线呈不同程度后退;2004—2013年期间研究区整体呈侵蚀状态,近岸海域侵蚀量在0.5~1 m之间,7 m等深线以深海域呈微淤积状态,淤积量>0.5 m;人类活动是影响研究区近期冲淤变化的根本因素。     

二龙山含煤盆地中新世富锦组沉积相及层序地层特征

黑龙江东部二龙山盆地是一新生代陆相聚煤盆地,中新世富锦组是其含煤地层。通过对富锦组沉积相、层序地层和聚煤作用特征的研究,可以看出：富锦组主要由凝灰质粉砂岩及中细砂岩、凝灰质砾岩及褐煤组成,发育滨浅湖相、深-半深湖相、冲积扇扇根相、扇中相及沼泽相,分别属于湖泊沉积体系和冲积扇沉积体系;富锦组是一个以区域不整合面为上下界的三级层序,其低位体系域对应底部砾岩段,湖侵体系域对应下部砂岩段和中部含煤段,高位体系域对应上部砂岩段;研究区煤层形成于湖侵体系域末期,且以盆地中部煤层厚度最大,向西北和西南方向煤层均变薄;聚煤作用明显受基底沉降作用影响,在湖侵体系域末期基底稳定沉降阶段,可容空间增加速率与泥炭堆积速率相平衡,从而形成了区内巨厚煤层。