台风莫拉菲(2009)登陆前后电荷结构演变的模拟研究

利用中尺度起电放电模式以及卫星和闪电定位等观测资料,对比分析了台风莫拉菲（2009）在登陆前后以及衰亡阶段的电荷结构及形成。结果表明：莫拉菲在登陆前存在近海加强过程,加强中逐渐形成清晰的台风眼并伴随眼壁区闪电活动的多发。眼壁区对流在近海加强阶段呈现正的三极性电荷结构,主负电荷区位于-25℃——10℃层,其上下各有一个正电荷区。而在台风达到最大强度后呈现负的偶极性电荷结构,仅存在云中部的负电荷区和下部的正电荷区。眼壁区对流的电荷结构同台风强度变化密切相关而不受登陆直接影响。在台风发展的不同阶段,外螺旋雨带对流主要表现为正的三极性或正的偶极性电荷结构,之前的研究一般认为外雨带对流只能呈现正的偶极性电结构。外雨带三极性电结构的形成可以类似于眼壁区三极性结构的形成,也存在其他形成机制,即在霰粒子与冰晶组成的正偶极性电荷结构下存在一个由雹粒子组成的正电荷区,从而形成正的三极性电荷结构。台风衰亡阶段对流主要表现负的偶极性电荷结构,对流活动较弱,类似于陆地雷暴消散阶段的特性。不同类型的电荷结构所对应对流的相对强度也在文内进行了讨论。     

Characteristics of the two active stages of lightning activity in two hailstorms

Two hailstorms that occurred in Beijing and Tianjin, respectively, are investigated, based mainly on the total lightning data observed by the System d’Alerte Fondre par Interferometric Radioelecctrique (SAFIR3000), the cloud-to-ground (CG) lightning data of a CG lightning location system, and the echo data of a Doppler radar. Both hailstorms exhibited two lightning frequency peaks: the first was before the hailfall and the second was after the hailfall, with the second peak greater than the first. The dominant polarity of the CG lightning was positive in the stage around the first frequency peak, but changed to negative in the stage around the second frequency peak. The evolution of radar echoes and the height distribution of lightning radiation sources are explored, revealing that both hailstorms had stronger convection and the main positive charge occurred at mid levels during the stage around the first frequency peak. However, whilst the Beijing hailstorm experienced the enhancement of convection, with the main positive charge at upper levels around the second frequency peak, the Tianjin hailstorm generated its second frequency peak during the period when the convection kept weakening and the main positive charge dropped to mid–lower levels. Through evaluation of the radar parameters, we investigate the mechanisms responsible for the second stage of active lightning discharge. Furthermore, the lightning activity exhibited a close relationship with radar echo parameters and hailfall. Lightning jump signals were found before the hailfall and were associated with the change ratio of the 40-dBZ echo volume above the ?15°C level, which demonstrates the application value of lightning data in severe weather warning.     

北京和广州地区云闪初始击穿电场变化特征

对比分析了北京和广州地区各100例云闪初始阶段前30 ms快电场变化波形上初始击穿脉冲的特征。依据脉冲的结构特征,两地区的云闪初始击穿脉冲可分为单极性单峰型、单极性多峰型、双极性单峰型和双极性多峰型脉冲,两地区均以单极性和单峰型脉冲为主。对脉冲参量特征的统计发现,脉冲的10%-90%上升时间、半峰值宽度地区差异性小于脉冲类型差异性;双极性单峰型脉冲的半峰值宽是单极性单峰型的1.2倍。不同类型脉冲过零时间的中值、平均值在10μs左右量级,且广州地区较北京地区的大;云闪初始击穿脉冲宽度平均值显著小于相同地区正地闪的,而脉冲间隔显著大于正地闪的。初始击穿脉冲最为集中的出现在云闪最初的1~2 ms,其比例随时间以显著的负指数分布下降。研究发现,双极性脉冲的过零时间与脉冲宽度之间、起始半周期峰值幅度与过冲幅度之间均存在较好的线性关系。     

中国东部夏季暴雨的年代际跃变及其大尺度环流背景

本文利用1960~2011年中国东部地面测站的逐日降水资料和JRA-55再分析资料探讨了夏季暴雨分布的年代际跃变及其相关联的大尺度环流异常特征。基于暴雨频数和占比(夏季暴雨占比是指5~8月暴雨降水量对总降水量的贡献百分比)的分析结果表明:中国东部夏季暴雨分布在20世纪70年代末和90年代初经历两次反相的经向"三极子"跃变。中国东部夏季暴雨的年代际演变过程可分为三个时段:1960~1979年为华南和华北暴雨偏多、江淮流域暴雨偏少的经向"三极子"分布;1980~1991年为南方和华北暴雨偏少、江淮流域暴雨偏多的经向三极子"分布;1992~2011年为南方暴雨显著偏多、华北暴雨持续偏少,逐渐形成经向"偶极子"分布,并导致近十多年我国夏季"南涝北旱"的整体格局。1970年代末(1990年代初)跃变相关联的大尺度环流异常配置:东亚夏季风的减弱(增强),西太平洋副高的增强西伸但南撤(北抬),南亚高压的减弱南缩(增强东扩),以及蒙古高原中低层的气旋式(反气旋式)环流异常。与此同时,低层局地环流也发生调整:华北和黄淮地区以及华南和江南地区均为反气旋式(气旋式)环流异常,而江淮流域和四川盆地受控于风场切变式辐合(辐散)异常;涡度场发生相应变化,南北方大部分地区的负(正)涡度异常不(有)利于低涡的发展,而江淮流域和四川盆地的正(负)涡度异常有(不)利于低涡的发展,进而引发江南和华南暴雨减少(增加)、江淮流域和四川盆地暴雨增加(减少)、黄淮和华北暴雨减少(增加)的经向"三极子"跃变。     

遥感数据在线信息分析服务技术研究

遥感数据的在线信息分析服务技术是基于在线处理技术,整合各种遥感信息和技术资源,通过标准Web Service调用方式以按需共享的方式提供遥感应用服务。本文就高分遥感数据产品的在线信息分析技术框架及信息分析结果的在线可视化系统实现展开研究,通过整合遥感数据处理算法及处理工具资源进行系统集成,并利用标准Web Service调用的方式为用户统一提供在线数据分析服务,使用户无须安装复杂处理软件就能在线对数据进行处理分析。试验结果表明,在线信息分析服务系统能稳定高效地为3—5级高分影像数据产品提供在线的数据分析功能,能有效降低行业应用高分遥感影像的难度,进一步增强了对高分遥感影像数据的应用能力。     

基于GeoSOT剖分编码的不动产单元统一标识模型研究

针对现有不动产单元编码存在空间位置信息模糊的问题,以寻求更加直接反映空间位置的不动产编码为目标,在对现有不动产单元编码深入研究的基础上,提出了基于GeoSOT网格编码的不动产单元模型、编码方法,以及该模型与空间位置信息转换方案。试验证明,基于GeoSOT的不动产单元编码更加直观,具有很好的实用性。     

SAR影像匹配算法的研究

提出了一种高效稳定的SAR影像匹配算法,该算法首先采用Frost滤波对SAR影像的斑点噪声进行预处理,再结合SIFT和SURF算法对滤波后的SAR影像进行特征点提取,使用Matlab程序实现立体影像无痕拼接,实现了SAR影像的高精度匹配,该方法提高了SAR影像的匹配成功率,减少了匹配时间。     

构造物理模拟和PIV有限应变分析对构造裂缝预测的启示

油气储层中构造裂缝发育与有限应变状态关系密切,为了探索有限应变分析与构造裂缝预测的新技术方法,此次研究设计完成了一组单侧挤压收敛模型的物理模拟实验,并引入粒子图像测速(PIV,Particle Image Velocimetry)技术对实验过程进行了定量化分析。实验模型在垂向上为含粘性层的多层结构,实验结果形成了一个肉眼可见的箱状褶皱。通过PIV技术可以获取实验模型变形演化过程中各阶段的位移场数据,计算出各阶段的增量应变,实现从初始状态到褶皱形成之后整个变形过程的有限应变分析,探讨构造裂缝成因机制和分布规律,进行定量化裂缝预测。挤压变形过程初期,应变分布范围很广,有限应变较弱(约4%~8%),在挤压方向上的线应变表现为弱压应变,在垂向上的线应变表现为弱张应变,这种现象是褶皱和断层产生前平行层缩短和层增厚的纯剪变形结果,也是区域型张裂缝和剪裂缝形成的主要机制。褶皱和断层即将发育之时至发育之后,应变局限在断层发育的剪切带及附近区域,有限应变表现为较强(达20%)的剪切应变和剪切张应变,是断层面附近简单剪切变形作用的结果,也是局部型剪裂缝和张剪裂缝形成的主要机制。     

辽东宽甸东北沟钼矿二长花岗岩年代学、地球化学及Hf同位素特征

东北沟钼矿是辽宁宽甸地区近些年发现的大型隐爆角砾岩型钼矿床。文章首次对东北沟钼矿床赋矿围岩二长花岗岩进行LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb定年,主量元素、微量元素和Hf同位素地球化学研究,锆石U-Pb定年结果表明,二长花岗岩形成年龄为(129.4±0.3)Ma(MSWD=0.83),为燕山期构造岩浆活动产物。地球化学成分上,岩石具有富硅(SiO_2=62.21%~83.21%)、高钾(K_2O/Na_2O=3.35~20.27)和富碱(K_2O+Na_2O=5.82%~12.23%)的特点,属于钾玄岩系列。岩石富集轻稀土元素(LREE/HREE=10.26~24.21),亏损重稀土元素,具有弱负铕异常(δEu=0.63~1.07),富集大离子亲石元素(如K、Rb、Pb)和不相容元素(如Th、U)的特征,相对亏损高场强元素(如Nb、Ta、P、Ti)。锆石Hf同位素分析结果表明,东北沟钼矿二长花岗岩的ε_(Hf)(t)值为介于-12.4~-8.5,二阶段模式年龄(t_(DM2))介于442~1610 Ma,反映岩浆源区可能来源于中元古界古老地壳的再熔融。结合区域构造演化,成岩成矿构造背景为早白垩世古太平洋板块向欧亚之下俯冲,岩石圈减薄的构造环境。