美国极地钻探科学目标分析与钻探技术进展

极地钻探是获取极地冰层或冰下环境样品和在极地冰层或冰下布放科学观测仪器的最直接方法,是开展极地科学研究的必要技术手段。美国是开展极地钻探较早的国家之一,也是极地钻探强国。相比美国,我国极地钻探技术尚处于起步阶段。本文以《美国冰钻委员会长期科学规划2021-2031》为基础,结合其官方网站和相关文献资料,梳理了美国极地钻探科学目标和极地钻探技术现状,并简要介绍了过去10年美国极地钻探的现场工作情况及其在未来3年的工作计划,以期为我国极地钻探发展提供参考。     

表生地球化学反应的尺度效应

表生环境中的地球化学反应速率具有显著的尺度效应.许多地球化学反应的野外观测速率比实验室观测速率要低2～5个数量级,给不同尺度的研究成果的对比和外推造成了极大困难.本文总结了地球化学反应速率随时间和空间尺度变化的影响因素,着重分析了地球化学反应速率的主控过程随尺度变化的现象,以及亚尺度的非均质性造成的尺度效应.最后介绍了几种尺度转换的研究方法.由于地球化学反应速率的尺度效应普遍存在,在对地球化学反应速率进行外推时需要了解它的局限性以及选取适当的外推方法.     

粤中从化地区佛冈岩基白垩纪花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学及地球化学特征

LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,粤中从化地区发育一套白垩纪花岗岩,其形成时代为～145 Ma,属佛冈岩基的一部分.地球化学研究表明,花岗岩的SiO2含量为71.9％～77.72％(平均74.89％),Al2O3含量为12.17％～14.42％(平均13.24％),A/CNK为1.31～1.49(平均1.4),ALK全碱指数7.92～9.15(平均8.5),为过铝质高钾钙碱性系列花岗岩.它们的稀土元素总量(ΣREE)为(128.8～393.8)×10-6,Eu具负异常,δEu值为0.1～0.4,LREE/HREEE值为2.2～13.3;具有富集Rb、U、La、Nd、Sm和Lu,强列亏损Ba、Nb、Sr、P和Ti等元素特点.元素地球化学特征显示其为高分异I型花岗岩,可能是在高温条件下幔源物质诱导下地壳部分熔融后引发古老地壳杂砂-泥质源岩部分熔融而形成.综合区域地质资料分析,从化地区白垩纪花岗岩可能形成于古太平洋板块向欧亚板块俯冲的陆缘弧构造环境.     

金沙江“11·3”白格堰塞湖溃决洪水事件在奔子栏—石鼓段的地貌作用和沉积特征

古堰塞湖溃决洪水事件的重建是当前地学研究的热点问题之一,寻找足够的可参考的现代溃决洪水事件案例是顺利开展这项工作的基础。2018年11月13日发生在金沙江干流的白格堰塞湖超万年一遇的溃决洪水事件(学术界称之为“11·3”白格堰塞湖溃决洪水事件)就是一个难得的样本。这次溃决事件发生在枯水期,洪峰完全由溃决洪水产生,没有叠加其他来源,对评估流域地貌和沉积体系对堰塞溃决事件的响应有很好的参考价值。本文以溃决洪水事件受灾最为严重的奔子栏—石鼓段为研究区,通过详细的野外调查和初步的水力学估算发现“11·3”白格堰塞湖溃决洪水事件在奔子栏—石鼓段的地貌作用主要表现为洪水淹没区的岸坡塌岸和沉积物堆积,未发现明显的基岩侵蚀。沉积物主要由分选良好的具水平纹层的砂组成。受金沙江较低的河床比降影响,洪水产生的基底剪切应力较弱在27~142 N/m²,不能悬浮和搬运直径5 cm以上的砾石,也不能产生明显的磨蚀和冲(撞)击作用。在发生塌岸的部分段落,洪水沉积物中有砾石坠入,甚至会出现类似浊流沉积的层序。这些现象的发现对深入理解堰塞湖溃决洪水的复杂地貌过程和沉积特征有重要参考意义。     

地质-地球物理精细建模技术在庐枞下含山铁矿深部结构探测中的应用

为查明深部闪长岩及膏盐层与庐枞盆地内玢岩型铁矿的关系,指导盆地南西缘许家咀下含山地区的找矿工作,该文利用最新测量的重力、磁测数据,结合地表地质和钻探等先验信息,采用2.5D重磁联合反演方法建立地质-地球物理精细模型,发现二长闪长岩侵入深度为-1 200 m,岩体与中三叠统月山组接触部位发育带状膏盐层和磁铁矿化互层,类似于龙桥式矿化,表明庐枞盆地内铁矿化与闪长岩、膏盐层密切相关。该文圈定了许家咀地区下含山隆起部位两处有利找矿靶区,为下一步找矿工作指明了方向,证明了地质-地球物理综合建模方法是指导找矿的有效方法。     

1961—2016年我国区域性暴雨过程的客观识别及其气候特征

利用全国2287个气象观测站1961—2016年逐日降水资料,基于对暴雨区进行连续追踪的思路,采用暴雨相邻站点数和暴雨区中心距离确定了中国区域性暴雨过程的客观识别方法;根据区域性暴雨过程的平均强度、持续时间和平均范围构建了区域性暴雨过程的综合强度评估模型。利用该客观方法对1961—2016年中国的区域性暴雨过程进行识别,并分析其气候和气候变化特征。结果显示：我国区域性暴雨过程年均38.5次;区域性暴雨过程一年各月均可出现,但主要出现在4—9月,其中7、8月发生最为频繁,6月区域性暴雨过程持续时间长、范围广、综合强度强,这与长江中下游地区梅雨现象有关。一年中,区域性暴雨过程首次出现日期平均为3月6日,末次出现日期平均为11月14日;1961—2016年,我国年区域性暴雨过程首次出现日期呈明显提前、末次日期呈显著推后、暴雨期呈显著延长的变化趋势;年发生总频次呈微弱增多,较强区域性暴雨过程次数呈明显增加趋势;区域性暴雨过程的覆盖范围和综合强度均呈显著增大趋势。南方型区域暴雨过程变化趋势与全国的基本一致;北方型首次日期呈提前、末次日期呈推后趋势,发生频次有微弱减少趋势,覆盖范围、持续时间、综合强度均无明显变化趋势。     

中国中部典型高山气象站风速的均一性检验及其变化特点

采用二相回归方法并结合台站历史沿革信息,在对中国中部典型高山站南岳和庐山1960-2017年平均风速资料进行均一性检验和订正的基础上,分析其变化特征及其与周边低海拔台站的差异,并利用NCEP/NCAR再分析风速资料对其差异进行验证。结果表明：南岳站平均风速序列存在一个由测风仪器变更而导致的非均一点,而庐山站不存在非均一点;南岳和庐山年及四季平均风速均显著高于周边台站,且高山站以春季和夏季风速最大,而低海拔台站各季节风速差异较小;近58 a高山站及周边低海拔台站的年及四季平均风速均呈显著的减小趋势,但高山站的减小速率显著高于低海拔台站;同区域NCEP/NCAR的1000 hPa和850 hPa平均风速变化的差异与高山站和低海拔台站的差异基本一致,说明中低空和地面风速的这种差异在中国中部地区具有一定的普遍性。     

基于WRF模式的风电场短期风速集成预报方法研究

风能始源于大气的运动,具有很大的随机性和间歇性。风速预测是风电场风功率预测的基础,其准确性具有重要的意义。对于复杂地形条件下,风速的预报一直是各国研究的难点和重点。为了提高风电场短期风速预报的准确性,本研究采用多种边界层参数化方案来集成预报风速,将各单一边界层参数化方案预报的风速及相应的实测风速数据,应用随机森林算法建立集成预报模型,对风电场的短期风速进行集成预报研究。试验结果表明,采用集成预报风速方法,预报的风速误差相比于单一边界层参数化方案预报的风速误差明显减小,对研究区域的风速、风向等气象要素有着较好的模拟效果,能够有效提高风速预报的准确率。     

地图制图软件中图形编辑Undo/Redo功能的实现

地图制图软件中,图形编辑功能与其撤销/重做(Undo/Redo)是必不可少的。本文详细说明了基于Ora-cle数据库的地图制图软件中编辑模块的数据模型及其定义,提出了图形编辑的一般公式。并在此公式的基础上,提出了一种高效的Undo/Redo执行原理:在编辑过程中保存编辑类型和参数,在执行Undo/Redo时提取数据编辑类型和参数进行处理,并给出了具体的实现代码。     

三维CT成像的数学模型

三维CT成像广泛应用于放疗模拟定位等临床实践。当扫描运动物体时三维图像存在的位移和形变,与扫描参数设置和被扫描物体的运动状态等关系密切。本文通过理论分析CT扫描过程,建立三维成像的数学模型,计算三维图像的时间分辨率、位移和形变等指标,并分析其变化规律,为将来进一步的实验研究奠定基础。