基于ＯＳＧ和粒子系统的雪效仿真

对自然现象的模拟,可以大大提高三维场景的真实感,在视景仿真系统、三维动画、影视广告等领域有着广泛的应用．粒子系统是一种实时模拟天气的有效方法．在分析粒子系统实现原理的基础上,利用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＶｉｓｕａｌＳｔｕｄｉｏ２００５提供的高度集成的软件开发环境,基于ＯＳＧ（ＯｐｅｎＳｃｅｎｅＧｒａｐｈ）２．６建立粒子模型．试验结果表明,该方法能够有效地再现三维场景中的降雾、降雪场景．     

2007年梅雨期副热带高压进退特征与对流系统演变

利用NCEP2.5°×2.5°再分析资料和FY-2C的空间分辨率为0.1°×0.1°、时间分辨率为1h的TBB资料,分析并描述2007年梅雨过程中西太平洋副热带高压进退过程以及在有利的大尺度背景场下副高北侧中小尺度对流系统的演变特征,并具体分析江淮流域一个中尺度对流系统(MCS)的初生、发展和消亡过程。结果表明:TBB资料可较好地描述西太平洋副热带高压北抬及西进和东退、中断特征,及其强度和位置;当年6月29日至7月10日位于副高北侧、影响江淮流域的降水过程有4次,每次过程包含1～3个中尺度系统生消过程,中尺度对流系统不断生成发展导致当年梅雨期区域性暴雨和大暴雨;MCS个例由两个发展起来的β中尺度深对流系统合并而成,合并后MCS原地停留8h,与活跃于美国中部的中尺度复合体(MCC)外形有相似特征;TBB230K的区域与降水区对应,强降水区与TBB为210～220K的区域对应。     

喜马拉雅山地区地气间物质交换及其与南亚夏季风的联系

喜马拉雅山是青藏高原的重要组成部分,是大型山地的代表。该地区陡峭的地形和复杂的地表状态在强烈太阳辐射条件下形成了特殊的局地环流系统。该特殊局地环流系统所导致的地气交换过程可能不同于平坦地形和其他山区。喜马拉雅山毗邻南亚季风区,该地区的地气交换过程也可能受到南亚季风活动的影响。为正确认识喜马拉雅山地区的地气交换过程,利用2006年夏季喜马拉雅山北侧绒布河谷地区获得大气观测资料,结合同期的大气环流资料,对绒布河谷地区地气间的物质交换进行研究。结果表明:1)该地区的地气间物质交换以午后至次日凌晨强烈的向下输送为主;观测期间平均向下输送强度为7.9×106m3.s-1,相当于每天将整个封闭河谷内大气置换约38次;2)该地区地气间的物质输送与南亚夏季风存在密切关系,南亚夏季风活动弱(季风中断期)则物质交换量大(9.7×106m3.s-1),季风活动强(季风活跃期)则物质交换量小(6.6×106m3.s-1);3)南亚夏季风可能主要通过改变局地大气辐射状况进而影响该地区地气间的物质交换过程。     

冬小麦晚霜冻害时空分布与多时间尺度变化规律分析

冬小麦晚霜冻害主要发生在中国的黄淮区域,河南占黄淮区域面积较大,是中国小麦的主要产地,又是晚霜冻害的重发区,因此文章以河南为例,从构成晚霜冻害的最低温度和小麦发育期两个因素出发,提出了晚霜冻害指数构建方法,使晚霜冻害指标定量化,并从多年数据库中计算出逐年晚霜冻害发生强度和发生天数.由于小麦发育期观测资料序列较短,影响了大尺度小麦晚霜冻害变化规律的分析,因而提出了冬小麦发育期资料推算方法;对计算出的近50年晚霜冻害资料进行EOF分析和Morlet小波分析,以发现晚霜冻害的时空分布与多时间尺度变化规律.结果表明:冬小麦晚霜冻害发生频率较高,高发区频率超过40%,且在20世纪70-90年代有增多的趋势;发生强度和天数变化趋势基本相似,具有发生强度较重区对应着发生天数较多区的趋势,且前者对小麦产量的影响大于后者;晚霜冻害发生强度的重发区分布在豫东南和豫西南,轻发区主要分布在淮河以南及豫西部分地区,其中第1模态分布型存在16年、第2模态分布型存在准2年的多时间尺度变化规律;发生天数的多发区主要分布在豫北北部和豫西南边界,少发区在豫东北及豫西南中部,其中第1模态分布型存在着准4年、第2模态分布型存在准3年和准6-7年的周期.     

水稻覆膜节水种植对NO排放的影响

为保障粮食安全和节约水资源,水稻覆膜节水技术正越来越多地被农业生产部门运用到水稻生产中。但是,与传统种植模式(采用淹水与烤田相结合的间歇灌溉)相比,水稻覆膜节水种植模式通过改变土壤条件,引起稻田生物地球化学过程变化,进而使得大气环境污染性气体一氧化氮(NO)的排放发生变化。为了定量研究两种种植模式的NO排放差异及其关键控制因子,采用静态暗箱—化学发光法,对不同种植模式下两种施肥条件(常规施肥与无氮肥对照)的水稻—休耕系统NO排放通量及其环境因子进行了原位周年观测。结果表明,水稻生长季NO排放主要发生在中期烤田阶段,覆膜节水种植模式的NO通量多高于常规淹水种植模式,水稻生长季NO排放系数分别为0.12%和0.016%,主要原因是覆膜节水种植模式提高了土壤温度和氧化还原电位。在休耕季,两种种植模式的NO排放都与土壤湿度呈显著负相关。覆膜节水种植模式全年NO排放有大于传统种植模式的趋势,其排放系数分别为0.15%和0.032%,但需时间更长地点更多的试验研究加以证实。     

基于Albedo-NDVI特征空间的玛曲县荒漠化时空动态监测

开展荒漠化时空动态监测是荒漠化防治的一项重要基础工作。以地处青藏高原东北缘的甘肃省玛曲县为例,以该县2001年、2005年、2010年的TM影像和2015年的HJ-1影像为数据来源,利用Albedo-NDVI特征空间法,从整体到局部,分别对该县全区域及其黄河沿岸地区不同尺度区域近15年的土地荒漠化进行了监测和时空动态分析。研究结果表明：Albedo-NDVI特征空间法能便捷、有效、精确地对荒漠化信息进行提取和分级,有利于荒漠化的定量分析与监测;玛曲县近15年来实施的生态恢复工程效果显著,该县荒漠化状况有所改善,荒漠化土地的面积持续减小,程度不断降低,主要发生“轻度荒漠化土地向非荒漠化土地”的转移;但是由于沙源丰富、人口密集以及过度放牧等原因,玛曲县黄河沿岸5 km带状区域荒漠化以“非荒漠化土地向轻度荒漠化土地”转移为主,荒漠化状况较全县整体水平严重,并且仍有不断恶化的趋势。     

南海北部油气缓释环境沉积物脂类化合物组成特征

认识沉积环境有机碳留存状况是阐述油气形成过程中有机碳早期成岩的关键内容。以南海珠江口盆地及其邻近海域为背景,通过研究表层沉积物中脂类化合物的形态组成,认识脂类有机碳的来源和留存状态,阐述特征脂类分子的早期成岩特征。结果表明,研究区域表层沉积物有机碳含量为0.22%～0.66%,有机碳稳定同位素分布在-20.88‰～-22.93‰之间,表现为显著的海源特征。沉积物中共检测出21种脂肪酸、6种脂肪醇、8种甾醇和植醇;总脂肪酸、脂肪醇、甾醇和植醇含量分别为12.57～40.27μg/g、5.35～8.98μg/g、0.15～3.75μg/g和0.01～3.99μg/g干重,总体表现为靠近珠江口和台湾海峡略高。脂类化合物的存在形态以游离态(FR)和碱性水解态(BH)为主,酸性水解态(AH)贡献较低;其中植醇和甾醇呈现显著的BH优势,植醇中未检出AH组分的贡献。脂类化合物主要来自于海洋现场生产,海洋微藻和细菌的相对贡献率分别为21.18%～33.78%和11.02%～15.64%,陆源高等植物贡献低于5%。来源于硫酸盐还原菌的支链脂肪酸在靠近珠江口海域高达1.79～2.62μg/g,占总脂肪酸的5.14%～6.50%,并与硫酸盐还原过程相关的古菌分布相一致。     

应力路径和干湿状态对堆石料颗粒破碎的影响研究

堆石料颗粒破碎是引起高土石坝变形的重要因素。在大坝填筑、蓄水期,堆石料的应力路径和干湿状态均是变化的。通过大型三轴试验,系统地研究了应力路径和干湿状态对堆石料颗粒破碎规律的影响。试验结果表明：（1）相同初始条件下,按不同应力路径达到同一轴向应变停机时测定的颗粒破碎率是不同的,等围压?3试验产生的颗粒破碎最大,等平均主应力p试验的次之,等最大主应力?1试验的最小,但不同应力路径下的颗粒级配演化规律是一致的。（2）相同初始条件下,湿样的颗粒破碎率明显高于干样,且二者的差距随着围压的增大而增大,不同干湿条件下的颗粒级配演化规律同样是一致的。（3）建立的考虑母岩强度的颗粒破碎率与塑性功的关系可以较好地统一描述不同应力路径及干湿状态下的颗粒破碎。该研究成果可为建立复杂应力路径及干湿变化条件下考虑颗粒破碎的堆石料弹塑性本构模型提供依据。     

可液化场地碎石桩复合地基地震动力响应分析

采用砂土液化大变形弹塑性本构模型分析可液化砂土,采用模量随应力与应变变化的等效非线性模型增量形式分析碎石桩,应用FLAC3D有限差分软件对地震动力作用下可液化场地碎石桩复合地基进行三维动力响应分析。模拟分析了在地震作用下碎石桩刚度效应和排水效应对加固处理可液化场地的抗液化效果,从初始小变形到液化后大变形的变形发展,超静孔压累积与消散,及桩与土的变形与应力分配变化等。结果表明,所用模型与方法可合理描述可液化场地碎石桩复合地基在地震作用下场地的动力响应特性和抗液化效果;在地震作用下可液化场地中桩周土体与碎石桩体的竖向应力与水平向剪切应力向碎石桩体集中,竖向有效应力比可降至约1/6～1/3;桩周土体与桩体为非协调变形,剪应变比可达7～10;碎石桩抗液化影响范围约为2.5～3倍桩径,对超过3.5倍桩径范围影响较小;碎石桩与砂土渗透系数比大于100时对降低砂土中超静孔隙水压影响明显;碎石桩对场地的加密效应可显著降低超静孔隙水压力,而碎石桩刚度则对超静孔隙水压力变动影响较小,但有助于减低地面加速度响应峰值。     

Geochemistry,Paleoenvironment and Mechanism of Organic-Matter Enrichment in the Lower Silurian Longmaxi Formation Shale in the Sichuan Basin,China

To investigate the mechanism of the organic-matter enrichment in the Lower Longmaxi Formation shale, the geochemistry and total organic carbon(TOC) of the Longmaxi Formation black shales in the Jiaoshiba, Zhaotong, and Weiyuan areas of the Sichuan Basin were analyzed. Paleoproductivity proxy parameters(Babio, Siex, and Ni/Al), clastic influx proxies(TiO_2 and Ti/Al), redox indices(V/Cr, Ni/Co, V/(V+Ni), and U/Th), and hydrothermal indicators(Fe, Mn,and Y concentrations; Fe/Ti ratio and a Ni-Zn-Co diagram) were employed to decipher the paleoenvironment of the Lower Longmaxi Formation shales. TiO_2 and Ti/Al indicated low terrigenous detrital influx in all three areas. However, Babio, Siex,and Ni/Al indicated high productivity in the Jiaoshiba area. V/Cr, Ni/Co, and U/Th indicated higher oxygen content with larger fluctuations in the Zhaotong and Weiyuan areas. Fe, Mn, and Y concentrations and the Fe/Ti ratio implied greater active hydrothermal activity in the Weiyuan area. These heterogeneities were considered to be closely related to the paleoenvironment and paleogeography, and the large basement faults that developed during the Chuanzhong paleo-uplift could have provided vents for deep-hydrothermal-fluid upwelling. The redox indices(V/Cr, Ni/Co, and U/Th) and a paleoproductivity proxy(Ni/Al) displayed a significant correlation with the TOC, suggesting that both excellent preservation conditions and high paleoproductivity were the controlling factors for the enrichment of organic matter in the Longmaxi Formation shale. There was no obvious correlation between the clastic influx proxy(Ti/Al) and the TOC due to the extremely low supply of terrigenous debris. The hydrothermal indicator(Fe/Ti) was negatively correlated with the TOC in the Weiyuan area, indicating that hydrothermal activity may have played a negative role in the accumulation of organic matter. This study suggests that the enrichment of organic matter in the Longmaxi Formation marine shale varied according to the paleogeography and sedimentary environment.