COMPREHENSIVE ANALYSIS OF THE MACRO- AND MICRO-PHYSICAL CHARACTERISTICS OF DENSE FOG IN THE AREA SOUTH OF THE NANLING MOUNTAINS

Using the composite field observational data collected in the area south of the Nanling Mts. and numerical modeling, the seasonal features of dense fog and visibility, fog drop spectrum and physical concept of fog forming have been analyzed. The occurring frequency of low visibility（≤200 m） is very high with a mean of 24.7%, a maximum of 41.8% from the end of autumn to winter and next spring. The fog processes that occur in the area south of the Nanling Mts. in spring and winter result from the interactions of complicated micro-physical processes, the local terrain, water vapor transportation and the influencing weather system. The fog processes are arisen from advection or windward slope, which is much different from the radiation fog. Cooling condensation due to the air lifted by the local mountain plays an important role in fog formation. Windward slope of the mountain is favorable to the fog formation. Dense fog can occur at lower altitudes in the windward slope of mountain, resulting in the lower visibility. The fog is mainly of small-drop spectrum with smaller number-density than that of urban fog, and its drop spectrum has descending trend in the section of smaller diameter. The inverse relationship between fog water content and visibility is the best among several relationships of micro-variables. In addition to micro-physical processes of fog body itself, the motion of irregular climbing and crossing over hillside while the fog body is being transported by the wind are also important reasons for the fluctuation of micro-physical parameters such as fog water content.     

青藏高原北缘变形动力学研究的一些新认识

地质矿产部“八五”重点深部项目“青藏高原北缘变形动力学研究”，通过对青藏高原北缘综合地质调查和研究(期间共完成40条、总长约1000km的路线剖面观察)，获得了一些重要地质信息和认识。     

基于二次场的可控源电磁法三维有限元-无限元数值模拟

本文提出了一种新的混合有限元-无限元三维可控源电磁法(CSEM)问题快速高精度正演模拟算法.首先从电场双旋度方程出发,推导了水平电偶极子源的二次场边值问题,采用无限元代替截断边界条件和有限元离散内部计算区域的新策略,达到减小计算区域的目的,基于并行直接求解技术,实现多源CSEM问题的快速精确求解.其次,通过层状解析模型测试,一方面验证了新算法的正确性,另一方面通过与其他三种已知CSEM问题求解策略进行对比,表明了本文提出的基于二次场有限元-无限元算法具有离散区域小、求解速度快和计算精度高等优点.最后,通过3D模型计算,清晰直观地模拟了场源阴影效应,为野外数据的处理与解释提供指导.     

耦合PML边界条件的三维大地电磁二次场有限差分法

本文将大地电磁场分解为一次场和二次场,应用交错网格有限差分法模拟计算大地电磁二次场,并引入各向异性最佳匹配层(PML)吸收边界条件作为二次场边界条件,实现了耦合PML吸收边界条件的三维大地电磁二次场有限差分正演模拟.为了确保正演的稳定性和效率,QMR求解器和磁感应矢量散度校正技术被用于PML吸收边界条件下系数矩阵的快速求解.三维模型正演响应表明,基于二次场的三维大地电磁有限差分算法具有较高的计算精度和可靠性.通过计算分析不同PML吸收因子条件的大地电磁正演结果,显示在适当的吸收因子下,PML吸收边界条件可较大幅度的减小外边界距离,从而有效的压缩模型求解空间,最终提高三维大地电磁正演模拟的效率.     

利用日本GPS网探测2011年Tohoku海啸引发的电离层扰动

海平面的海啸波会产生大气重力波进而引发电离层扰动.本文利用日本GPS总电子含量数据来探测2011年3月11日Tohoku海啸引发的电离层扰动.观测结果表明,在日本上空的电离层中存在两种重力波信号,分别由海平面的海啸波以及地震破裂过程产生.地震产生的电离层重力波分布在震中周围（包括海洋上空以及远离海洋的区域）,而海啸引发的电离层重力波主要分布在海洋上空.地震产生的电离层重力波具有不同的水平速度,包括约210 m·s^-1以及170 m·s^-1,其频率为1.5 mHz;而海啸引发的电离层重力波水平速度快于前者,约为280 m·s^-1,其频率为1.0 mHz.此外,海啸引发电离层重力波与海平面上的海啸波有相似的水平速度、方向、运行时间、波形以及频率等传播特征.本文的研究将电离层中的海啸信号与地震信号区分开来,进一步确认电离层对海啸波的敏感性.     

基于逾渗模型的泥页岩导电机理模拟

泥页岩储层储集空间以纳米/微米级的微孔隙和微裂缝为主,结构复杂,加之干酪根和黏土矿物含量较高,并含有一定量的黄铁矿等导电矿物,造成储层导电机理异于常规储层,岩电实验I-S_w曲线呈现非线性特征,阿尔奇公式等传统评价模型适用性较差.针对上述问题,根据实际岩心实验资料,结合随机算法建立三维逾渗模型并通过数值模拟和超松弛迭代法进行求解,分析泥页岩储层非阿尔奇性产生原因以及泥页岩储层电性的影响因素及规律.模拟结果显示,岩石孔隙拓扑结构和形状尺寸、矿物组成以及地层水电阻率等因素均对泥页岩储层电阻率产生不同程度的影响,通过改变上述因素的设定值,可以建立储层电阻率与各因素的单相关关系,并据此建立修正模型,实现储层含水饱和度的计算.该模型在四川某页岩气产区取得了较好的效果,具有良好的应用前景,为利用逾渗模型模拟方法解决油田勘探开发中的复杂问题提供了新思路.     

基于TIE方程的空间域相位恢复迭代算法

利用同步辐射X射线同轴显微层析(CT)方法对页岩进行扫描成像是一种无损的,对研究页岩孔裂隙大小、形态、三维结构及连通性等微观结构特征有重要意义的方法.同步辐射的引入将在物理上为提高页岩成像的分辨率提供了可能,在相位-吸收二重性假设下利用光强传递TIE(transport-of-intensity)方程可以较好地抑制由于相位信息带来的"边缘增强"效应,但该问题本质上是不适定的反演问题.本文根据实际问题构造模型,提出了一种与传统基于频域方法不同的,基于空间域的相位恢复迭代算法,并采用迭代Tikhonov正则化在数值上解决了噪声干扰下的不稳定性·问题.研究结果表明,新方法的残差仅为频域方法的1%左右,该方法可用于未来实际数据的处理.     

畸形波作用下张力腿浮式风力机动力响应特性

针对张力腿系泊浮式风力机的基础运动,忽略柔性构件的影响,建立气动—水动—系泊非线性耦合运动方程。在运动控制方程中包含张力腿系泊系统的非线性回复刚度,桨距角控制以及浮式基础运动对空气动力载荷的影响。在波浪载荷的计算中考虑二阶波浪载荷的作用。采用随机频率相位角调制法生成畸形波波面时历,计算在畸形波作用下张力腿型浮式风力机的动力响应特性。数值模拟结果表明,在畸形波作用下,浮式基础的运动及空气动力性能均受到了显著的影响。其中浮式基础的纵荡和纵摇运动分别受二阶差频与和频波浪力的影响,而垂荡运动的增加则主要是受下沉运动的影响。在畸形波经过的时刻,风力机的功率系数迅速下降,水平方向的风载荷波动先减小,随后其数值急剧下降,而垂直方向的风载荷波动增大。     

改性粘土辅助沉水植物修复技术维持清水稳态的原位研究

在富营养湖泊治理实践中,修复沉水植被被认为是改善水质的长效措施,而壳聚糖改性粘土是短期快速改善水质的有效手段.本研究利用改性粘土辅助沉水植被修复,旨在探索改善水质的长效方案.2011年5-11月在太湖梅梁湾开展了四组不同处理(对照、水草、水草+粘土、粘土)围隔实验,在水草(盖度13.0%)和水草+粘土(盖度52.3%)围隔中不同程度重建了苦草群落.实验期内每3 d一次的水质监测表明,粘土处理可显著改善水质,水体总氮(TN)、总磷(TP)、正磷酸盐(PO34--P)和叶绿素a(Chl.a)含量分别比对照下降了20.7%、74.6%、31.0%和80.4%,透明度(SD)升高了90.4%;粘土辅助植被修复改善水质效果最长稳,水体TN、TP、PO34--P和Chl.a含量分别比对照下降了36.2%、64.0%、28.6%和71.1%,SD升高了76.4%;低盖度苦草群落单独处理对水质改善效果不显著.在三种处理中,粘土辅助植被修复改善底质效果最好,使间隙水的TN、TP、PO34--P、NH4+-N分别比实验前下降了15.6%、61.7%、55.8%和82.8%.本研究表明改性粘土辅助沉水植被修复可作为重富营养水体中水质改善的整合技术,但其长期生态效应仍需谨慎评估.     

C-RESPONSE OF GEOMAGNETIC DEPTH SOUNDING ON A 1D THIN SHELL MODEL

This paper tries to formulate the C-response of geomagnetic depth sounding(GDS)on an Earth model with finite electrical conductivity. The computation is performed in a spherical coordinate system. The Earth is divided into a series of thin spherical shells. The source is approximated by a single spherical harmonic P₁⁰ due to the spatial structure of electrical currents in the magnetosphere. The whole solution space is separated into inner and external parts by the Earth surface. Omitting displacement current, the magnetic field in the external space obeys Laplacian equation, while in the inner part, due to the finite conductivity, the electromagnetic fields obey Helmholtz equation. To connect the magnetic fields in the inner and external space, the continuity condition of magnetic fields is used on the Earth surface. The external magnetic fields are expressed by the inner and external source coefficients, from which a new parameter called C-response is computed from the inner coefficient divided by the external coefficient, thus normalizing the actual source strength. The inner magnetic fields in each layer can be recursively derived by the continuity boundary condition of both normal and tangential components of the magnetic field from the initial boundary condition at core-mantle-boundary. The consistency of our C-responses with that from a typical 1-D global model validates the accuracy of the proposed algorithm. Numerical results also show that the C-response estimated from the geomagnetic transfer function method will deviate exceeding 5%from the actual response at longer periods than about 10⁶s, which means that ignoring the curvature of the Earth at extreme long periods will make inversion result unreliable. Therefore, an accurate C-response should be computed in order to lay a solid foundation for reliable inversion.