基于Chester-Higgs模型探讨摩擦生热对断层演化进程的影响

速率和状态相依赖的摩擦定律是本文采用的重要定律。结合Chester-Higgs摩擦模型和McKenzie-Brune摩擦生热模型,在一维弹簧-滑块-断层近似模型下,利用四阶变步长的Dormand-Prince算法,研究探讨了断层摩擦生热对断层演化的影响。结果表明:与忽略温度影响的情形相比,摩擦生热造成的温度上升可导致断层滑移时刻的略微提前,并伴随着摩擦系数和状态变量的下降,同时也使得断层的滑移量和应力降略有减小,而滑移速率有所增大;另外,在考虑温度影响时,有效正应力和临界滑移距离也会影响断层的演化过程,断层上的有效正应力越大,断层失稳时刻越提前,温度上升越明显;断层的临界滑移距离越大,断层失稳时刻则越迟,温度上升越显著,但当临界滑移距离超过5 cm时,具有不同临界滑移距离的断层,失稳时的温度则基本保持一致。      

基于Google Earth遥感影像的城市建筑物高度反演

基于光学遥感影像中建筑物的阴影分布,推导了建筑物高度与阴影分布的关系函数,在此基础上构建了建筑物高度反演方法,并在北京市典型区进行了实例研究。结果表明：利用建筑物在夏季的阴影全长或在冬季可视部分的阴影长提取高度,分别有90.9%和84.8%的建筑物高度误差控制在实测值的5%以内;在提取居民区或高层建筑物的高度时应尽量采用夏季的遥感影像,减少阴影遮挡的情况;低矮建筑物的高度提取,宜采用阴影更为显著的冬季影像可视阴影部分进行反演计算;在缺乏卫星轨道等影像参数时,利用典型已知建筑的高度反推出相关参数,并推求同景影像中其他建筑物高度的方法是可行的,为利用城市代表性建筑物推求建筑群高度提供了可能。     

地球椭球面图斑面积计算方法探讨

针对地球椭球面图斑连线类型的非唯一性、椭球面梯形面积计算公式的多样性以及任意图斑面积计算精度控制的复杂性等问题,该文基于理论探讨与实例计算相结合的方法,明确了土地面积量算中适宜采用的椭球面图斑类型,测定了各椭球面梯形面积公式的计算精度,给出了任意图斑面积计算精度控制的新思路。研究表明:采用等角航线作为地球椭球面两界址点之间连线的等角航线图斑更适宜于土地面积量算工作;取至e~(10)项的乘积项椭球面梯形面积公式不仅精度高于其他两个理论上等价的近似公式,而且也高于精确计算公式;把割、补三角形看做特殊的椭球面大梯形,借助递归算法,提出了椭球面大梯形面积计算的新公式,这为椭球面上任意图斑面积计算及精度控制提供了新思路。     

基于长短时记忆神经网络的台风路径临近预报模型

It is of vital importance to reduce injuries and economic losses by accurate forecasts of typhoon tracks. A huge amount of typhoon observations have been accumulated by the meteorological department, however, they are yet to be adequately utilized. It is an effective method to employ machine learning to perform forecasts. A long short term memory(LSTM) neural network is trained based on the typhoon observations during 1949–2011 in China's Mainland, combined with big data and data mining technologies, and a forecast model based on machine learning for the prediction of typhoon tracks is developed. The results show that the employed algorithm produces desirable 6–24 h nowcasting of typhoon tracks with an improved precision.     

基于卫星图像的北极浮冰大小分布特征分析

随着全球气候变暖,海冰厚度逐渐变小,海冰面积逐渐缩小,开阔海域的面积越来越大,北极地区海冰也越来越容易受到海浪的侵袭导致浮冰发生破碎,加速海冰融化。因此在全球气候变暖的环境下,分析浮冰大小分布特征,对于研究北极海区的动量和热量收支有着重要意义,同时有助于改进现有的海冰模型。文中基于3种不同空间分辨率的卫星图像,利用限制增长法分析了2014年夏秋季转化季节波弗特海和楚科奇海的浮冰大小分布特征,所用的卫星图像包括Medea图像,RADARSAT-2图像以及Landsat 8图像,3种图像的空间分辨率分别为1 m,15 m和100 m。不同的空间分辨率为研究浮冰大小总体分布特征提供了一个广泛的数据基础,能够更充分地研究不同尺寸的浮冰大小分布。采用的限制增长法,能够自动识别并提取出浮冰,最终得到浮冰大小分布特征满足幂律分布形式,幂指数的范围在0.8~1.91之间,较大的浮冰对应的幂指数也相应较大,且随着远离海冰边界的距离,幂指数有增大的趋势。处于在夏秋转换季节,部分浮冰开始发生冻结,小尺度浮冰数量逐渐减少。     

流域系统综合模拟与情景分析——自然地理综合研究的新范式?

在全球环境变化和经济快速发展的背景下,经济发展与资源环境保护之间的矛盾日益激化,为解决或减弱这一矛盾,管理者需要新的知识体系和科学的决策工具。自然地理综合研究以自然地理要素空间变化及交互过程为主要研究内容,肩负着提供管理者所需新知识体系和科学决策工具的责任。流域作为空间上相对封闭的自然地理单元,其相对独立性为管理者的决策提供了天然的空间单元。流域内各地理要素的空间分布及其过程的交互机理自然成为管理者解决日益激化的矛盾所需的新知识体系,而流域系统综合模拟恰恰为建立这样的知识体系提供了极为有效的研究方式;在管理者评价各种决策的成效时,必须知道各种决策所产生的经济和环境效益,基于流域系统综合模拟的情景分析为管理者提供了所需要的科学决策工具。因此,从解决经济发展与资源环境保护之间矛盾的角度出发,流域系统综合模拟与情景分析应该成为新时代背景下自然地理学综合研究的新范式。文章结合2个小流域情景分析的研究案例,探讨了以流域系统综合模拟与情景分析为核心的现代自然地理综合研究需要解决的科学挑战,即流域系统综合模拟的系统化、空间化、定量化、易用化和决策化。     

华北寒武纪—奥陶纪豹皮状碳酸盐岩系生物扰动成因

华北地区寒武系和奥陶系发育了大量的生物扰动白云岩/生物扰动灰岩,选择两个代表性剖面——河南登封寒武系剖面和山西兴县奥陶系剖面进行碳酸盐岩系生物扰动成因研究。河南登封寒武系第二统朱砂洞组中的遗迹化石较单一,主要为Thalassinoides、含有少量Planolites;山西兴县中奥陶统马家沟组五5亚段中遗迹化石较丰富,识别出的遗迹化石共7个遗迹属,分别为Arenicolites、Cylindricum、Helminthopsis、Lorenzinia、Planolites、Teichichnus、Thalassinoides,其中Thalassinoides占主导地位。朱砂洞组主要为滨岸碳酸盐潮坪相,中奥陶统马家沟组五5亚段主要为局限台地相。通过野外地质考察及室内相关实验手段及方法,利用偏光显微镜、扫描电镜对生物潜穴及围岩进行了宏观和微观结构分析,发现生物潜穴内部主要为白云石,基质围岩主要为方解石,生物潜穴在野外露头上表现为颜色不一的斑块状。两个剖面大量发育遗迹化石Thalassinoides(海生迹),Thalassinoides的三维潜穴系统为白云石化流体提供了良好的运移通道,为回流渗透作用提供了有利条件,促进潜穴充填物白云石化,从而形成了大量豹皮状的生物扰动白云岩。     

鄂尔多斯盆地镇泾地区长8致密储层成藏期临界物性厘定

鄂尔多斯盆地三叠系延长组广泛发育致密砂岩油气藏,其中长8油层组是该区富有潜力的勘探开发层位。成岩作用的复杂性,使得长8致密储层现今孔隙度与成藏期相比发生很大变化,因此,对长8油层组成藏充注期储层临界物性的厘定,有助于动态地评价储层质量,客观地评价储层的含油气性。根据粒度分析资料、砂岩薄片资料及含油产状统计,确定了研究区有效储层岩性下限为油斑—油迹细砂岩。并通过长8油层组有效储层的测井解释、试油、常规物性、压汞、核磁共振、相渗透率、覆压孔渗及应力敏感性试验等资料,基于统计学和超低渗透油藏流体渗流机理,优选合适的评价方法求出取镇泾区块长8油层组有效储层的物性下限为7.17%和0.10 ×10-3 μm2。基于孔隙度与时间、温度、深度、压力的函数关系,以地史模拟为基础,利用初始孔隙度及现今实测孔隙度进行端点约束,利用时深指数TDI对致密储层的临界物性进行厘定,得出两期油气充注的临界物性约为27.0%和17.0%,表明自油气充注以后储层发生了较严重的致密化过程。     

热带太平洋盐度变化:2015?2017年盐度异常

本文利用Argo海水盐度资料、海流同化数据和同期大气再分析数据,探讨热带太平洋盐度趋势变化和相关动力过程。Argo资料显示,2015?2017年热带太平洋出现显著的盐度异常(SAE),这是改变长期趋势的主要原因,表现为表层显著淡化和次表层咸化特征。这种盐度异常具有明显的区域性特征和垂直结构的差异,体现在热带太平洋北部海区(NTP)和南太平洋辐合区(SPCZ)表层淡化,盐度最大变幅为0.71～0.92,淡化可以达到混合层底;热带太平洋南部海区(STP)次表层咸化,最大变幅为0.46,主要发生在温跃层附近,期间盐度异常沿着等位密面从西向东扩展。平流和挟卷是与SAE密切相关的海洋动力过程,两者在NTP淡化海域有着持续而较为显著的影响,在SPCZ淡化、STP咸化海域后期贡献也较大,其中盐度平流对热带太平洋海区盐度变化起主要贡献。NTP淡化海区表层淡水通量和STP咸化海区密度补偿引起的混合也是SAE的重要影响因素。