基于卷积神经网络的长江流域夏季日最高温度延伸期预报方法研究

长江流域是我国夏季高温热浪灾害的多发区之一,该地区日最高温度( T_max) 具有显著的低频( 10～30 d 和 30～60 d 周期) 变化特征,超前-滞后相关分析和气温方程诊断的结果显示,影响长江流域 T_max低频变化的大尺度环流/对流信号包含: 自欧亚大陆东移南下的低频波列,自东北亚向西南方向传播的异常环流,以及由西太平洋向东亚传播的低频对流; 这些低频对流/环流活动通过改变辐射加热过程及绝热过程,导致长江流域 T_max的低频变化。为了客观且有效地辨识和捕捉这些先兆信号,并考虑长江流域T_max与大尺度因子间的非线性作用,本文采用机器学习方法中的卷积神经网络( Convolutional Neural Netw ork,CNN) 对大量历史数据进行训练,并构建了长江流域 T_max的延伸期预报模型。在独立预报阶段,CNN 预报模型对长江流域区域平均 T_max的预报时效达 30 d,提前 5～30 d 预报的 T_max与观测 T     

不同应力状态和摩擦系数对综合P波辐射花样影响的模拟研究

为研究不同应力状态(包括主应力相对大小)和摩擦系数对大量地震P波初动辐射花样(综合P波辐射花样)的影响,首先给出了不同应力状态下的剪应力、摩擦应力和库伦破裂应力在断层面法向上的三维分布.表明即使在不考虑摩擦的情况下,剪应力在不同取向断层面上的分布也有很大差别,摩擦应力也在不同取向断层面上造成一定影响.其次,根据库伦破裂应力与单个地震产生的P波辐射花样大小成比例的原则,假定地震断层面均匀取样整个方向空间,将各种取向断层面产生的P波辐射花样叠加,给出了不同应力状态和摩擦系数情况下产生的大量地震综合P波辐射花样的空间分布.发现主应力的相对大小和摩擦系数同时影响综合P波辐射花样的空间形态,在一定程度上,辐射花样从一种形态改变为另一种形态可通过改变任一参数进行,表明同时反演此两种参数是困难的.但通过其他手段确定摩擦系数后,可以采用P波初动信息得到较为合理的应力相对大小.该研究为考虑摩擦系数、采用大量P波初动资料精确确定应力场提供了新的思路.     

地幔岩石圈热结构差异与中国大陆岩石圈均衡分析

观测表明,大陆地区存在很多传统均衡模型无法解释的现象,其根本原因在于传统均衡理论中没有考虑地幔岩石圈部分由于热结构差异导致密度差异的影响.本文基于岩石圈尺度的质量平衡模型研究了中国大陆20个构造单元地壳及地幔岩石圈对地形海拔的贡献,以及各块体的均衡状态.计算结果表明,在一些地区,如塔里木盆地、北山和柴达木盆地,尽管岩石圈均衡模型和Airy模型得到了一致的海拔值,但岩石圈均衡模型更能体现均衡过程的物理本质;除青藏高原造山带外的多数块体,岩石圈均衡模型的计算结果更接近观测海拔和地表垂直运动状态;总体上,考虑地幔岩石圈热结构影响后,中国大陆各地区的均衡结果普遍优于传统的均衡模型.通过对均衡状态分析,我们得到以下主要结论：(1)构造稳定地区均衡程度较高;(2) 青藏高原及周边造山带现今地壳运动主要为区域构造过程及深部动力学过程所控制,均衡调整过程不是主要控制因素;(3) 现今地壳垂直运动比较明显的块体处于均衡调整阶段,地表垂直运动的大小反映了该区所受的均衡力作用的程度;(4) 构造稳定地区基于岩石层均衡的理论计算海拔与观测海拔之差值和现今地壳垂直运动速率有较好的相关性,据此我们可以通过均衡分析研究构造块体的运动趋势和动力学性质;(5) 地幔热结构对现今地形、海拔及地壳垂直运动有显著影响,在处理均衡问题时,地幔岩石圈热结构是我们必须考虑的重要因素.     

近50年我国持续性暴雨的统计分析及其大尺度环流背景

利用中国气象局发布的《区域性重要过程检测和评价业务规定》中对省级区域性暴雨过程的统计数据,NOAA 气候预测中心降水、向外长波辐射（OLR）资料以及ERA-Interim再分析资料,探讨了10—20 d和30—60 d两类低频振荡对华南前汛期持续性暴雨的相对重要性,并基于尺度分离的水汽方程和垂直速度方程诊断了相关物理机制。结果表明,10—20 d准双周振荡对暴雨强度的影响较为显著,而30—60 d季节内振荡与暴雨持续时间相关较高,表明持续性暴雨事件与低频降水的发生和演变关系密切。通过对低频降水的热力和动力过程诊断,发现10—20 d低频降水的水汽来源主要为水汽平流过程,而导致水汽平流正距平的主要原因是10—20 d风场和背景水汽场的相互作用;而对于30—60 d低频降水而言,水汽平流和水汽辐合均为扰动水汽的累积做正贡献,但其中水汽平流更加重要,其主要来源于平均风场和30—60 d水汽场的相互作用。有利于两类低频降水发生的动力条件,即垂直上升运动,其主要源于平均风场和扰动涡度场相互作用引发的垂直涡度平流梯度。以上结果显示,提高模式中低频振荡与季节平均状态尺度相互作用的刻画能力,是改进预报持续性暴雨的关键。

     

插值公式、相关系数和采样间隔对GRACE Follow-On 星间加速度精度的影响

本文基于星间加速度法开展了插值公式、相关系数和采样间隔对GRACE Follow-On星间加速度精度影响的研究. 模拟结果表明:1)适当增加数值微分公式的插值点数可有效提高插值精度. 基于9点Newton插值公式,星间加速度的插值误差为4.401×10-13 m·s-2,分别基于7点、5点和3点插值公式,插值误差增加了1.192倍、6.912倍和274.029倍. 2)适当增大相关系数可有效降低星间加速度的误差. 基于相关系数0.99,星间加速度方差为3.777×10-24 m2·s-4,分别基于相关系数0.90、0.70、0.50和0.00,方差增加了9.780倍、22.404倍、26.217倍和26.820倍. 3)随着采样间隔增大,星间加速度方差逐渐降低,但卫星观测值的空间分辨率也同时降低,因此合理选取采样间隔有利于地球重力场精度的提高. 4)基于9点Newton插值公式、相关系数(K波段测量系统星间距离和星间速度0.85、GPS轨道位置和轨道速度0.95、星载加速度计非保守力0.90)和采样间隔10 s,利用预处理共轭梯度迭代法,精确和快速反演了120阶GRACE Follow-On地球重力场,在120阶处累计大地水准面精度为4.602×10-4 m.     

蒙古-贝加尔裂谷区地壳应变场及其地球动力学涵义

蒙古-贝加尔地区是现今构造最活跃的大陆地区之一,其地壳构造运动及变形对我们理解大陆动力学问题具有重要的科学意义.基于融合的这一区域的GPS速度场,本文计算了该区应变率场和应变能变化率场.结果显示,蒙古褶皱带以南区域表现为NNE-SSW方向的压缩状态,主压应变率约为-2.0×10^-9/a,剪应变及面膨胀均较弱,表明蒙古褶皱带比较稳定.贝加尔裂谷整体处于拉张状态且伴有较强的剪应变和面膨胀,暗示可能有多种机制控制裂谷的张裂过程.蒙古高原西部有两条高应变率的构造带,结合深部存在地幔热柱等证据,我们认为这两条构造带及所围限的区域共同构成Amurian板块的西部边界—一条弥散变形的边界带.蒙古-贝加尔地区剪应变分布与0~40 km的地震活动性基本一致,表明该地区形变在地壳尺度耦合程度较高.地幔对流拖曳力场与主应变轴方向及应变率场的一致性表明,地幔对流可能是蒙古—贝加尔地区区域构造动力学过程主要控制因素之一.     

地震发生时间的概率预报（一）

概率预报的基本思想是利用地震历史中表现出来的统计规律去推测未来。在一定概率意义下,给出下次地震可能发生的时间界限,或是在指定时间内,给出地震发生的概率,对于研究地震区域划分,提供抗震烈度等问题都是有一定意义的。这里仅从地震序列本身提取预报信息,没有考虑发震时间与各种前兆观测的关系,也没有考虑时间与地点和强度的相关。     

磁铁温度系数及感应系数的测定

測定磁棒磁矩的溫度系数时,用了一个电流綫圈以抵消磁矩变化的影响,因而簡化了計算工作。測定磁棒的綫膨胀系数时,利用現有設备及一个比較簡单的装置,得到了相当准确的結果。測定磁棒感应系数使用的螺綫管（納尔逊法）中磁場的均勻性,在纵方向及横方向都作了核算,因而对它們的影响,能进一步加以估計。綫圈及其他磁强計附加装置也还准确而簡单易制。     

Petrogenesis of lunar meteorite Northwest Africa 2977: Constraints from in situ microprobe results

Abstract– Northwest Africa (NWA) 2977 is an olivine‐gabbro lunar meteorite that has a distinctly different petrographic texture from other lunar basalts. We studied this rock with a series of in situ analytical methods. NWA 2977 consists mainly of olivine and pyroxene with minor plagioclase. It shows evidence of intense shock metamorphism, locally as high as shock‐stage S6. Olivine adjacent to a melt vein has been partially transformed into ringwoodite and Al,Ti‐rich chromite grains have partially transformed into their high‐pressure polymorph (possibly CaTi₂O₄‐structure). Olivine in NWA 2977 contains two types of lithic inclusions. One type is present as Si,Al‐rich melt inclusions that are composed of glass and, in most cases, dendritic pyroxene. The other type is mafic and composed of relatively coarse‐grained augite with accessory chromite, RE‐merrillite, and baddeleyite. Two Si,Al‐rich melt inclusions are heavy rare earth elements (REE) enriched, whereas the mafic inclusion has high REE concentrations and a KREEP‐like pattern. The mafic inclusion could be a relict fragment captured during the ascent of the parent magma of NWA 2977, whereas the Si,Al‐rich inclusions may represent the original NWA 2977 melt. The calculated whole‐rock composition has a KREEP‐like REE pattern, suggesting that NWA 2977 has an affinity to KREEP rocks. Baddeleyite has recorded a young crystallization age of 3123 ± 7 Ma (2σ), which is consistent with results from previous whole‐rock and mineral Sm‐Nd and Rb‐Sr studies. The petrography, mineralogy, trace element geochemistry, and young crystallization age of NWA 2977 support the possibility of pairing between NWA 2977 and the olivine‐gabbro portion of NWA 773.     

离子探针测试方法及其在矿物微区微量元素和同位素分析中的应用

离子探针能在单矿物颗粒内进行微区原位直接分析工作,主离子束斑大小可聚焦在5μm以内,可以检测到10^-9级的微量元素,同位素分析的精度高达1‰,在地球科学领域有着广泛的应用。详细叙述了离子探针的工作原理以及微量元素成分和同位素组成的测试方法,列举了其在天体化学和地球化学研究领域的主要应用,总结了一系列的研究成果,并首次公开发表离子探针微量元素测试技术研发工作中取得的一些实验结果。