荆州地震观测井钻井技术与事故处理

采用井下地震仪可监测到许多地面地震台未记录到的微弱地震波,地面噪声对仪器干扰,大大提高震源定位精度\[1\]。针对江汉平原地区深厚卵石层和水敏性粘土层的特殊地质条件,分析总结了荆州地震监测井钻井工艺技术以及钻井过程中的井内事故处理方法。     

1980年以来北京农用地时空演变与驱动力

分析北京1980年、1990年、2000年的耕地率、粮食和蔬菜作物的种植率及粮食和蔬菜作物及果树作物的单位面积产量,得出北京农业用地变化类型由土地条件、国家政策和制度改革、农业生产技术进步、农村工业化、城市发展、栽培作物种类变化等多种驱动力的相互作用形成的。与人口密度进行量化相关分析后预测,到2020年北京粮食作物的生产会因生产技术的不断进步而有很大提高,其种植率将达到75%。蔬菜种植率将达到15%,显著增加地点在城市近郊外缘,城市近郊将有较大减少。果树栽培与其生产的分布格局则不会有太大变化。     

重磁方法在吐尔库班套铜镍矿区勘查中的应用

利用实测的重、磁资料和岩石物性资料,并结合矿区地质、钻孔等资料,确定了重高、磁高为吐尔库班套铜镍矿区内识别超基性和基性岩体的标志,重磁对应分析结果表明研究区重磁异常具有很好的同源性。利用归一化总水平导数垂向导数( NVDR_THDR)技术推断了5条断裂,研究认为北西向断裂形成较早,其与研究区主体构造走向一致,北东向断裂形成较晚并将北西向断裂错断。利用布格重力异常垂向二阶导数、化极磁力异常垂向一阶导数以及重磁对应分析结果推断了18个基性、超基性岩体并研究了其规模及平面分布特征,利用重磁联合人机交互反演技术解释了基性、超基性岩体的纵向分布特征和规模,结果表明研究区基性、超基性岩体规模不大。综合研究了断裂分布特征以及岩体分布特征,认为研究区基性、超基性岩体的分布明显受断裂控制,而且主要分布在F1、F4和F5断裂组成的区域,并具有明显的分带性,其与北西西向的断裂分布是一致的,推测岩体主要沿着北西西向断裂侵入,北东向断裂对岩体的分布起到限制作用。     

时间滑动相关方法在SST可预报性及可信计算时间研究中的应用

将时间滑动相关方法 STC(sliding temporal correlation)用于研究混沌系统和海洋环流模式的可信计算时间RCT(reliable computation time),Lorenz混沌系统的数值试验表明用STC求得的可预报时间和可信计算时间,与使用传统误差限方法所得结果一致,证明了其有效性。对海洋环流模式LICOM和NEMO的研究发现:1.当海洋模式以非耦合的方式运行时,试验的结果表明其海表温度SST的可信计算时间较长,平均达到6个月以上,这主要是由于海洋模式的运行过程中,采用恢复性边界条件使模拟结果不会太过偏离观测值。对于强迫场从1月开始的试验,LICOM模式的SST可信计算时间在赤道东太平洋和西北太平洋地区存在RCT低值区,其数值不超过2个月。而NEMO模式在赤道太平洋地区全是RCT高值区,NEMO模式的RCT低值区域出现在赤道外的太平洋和大西洋中纬度地区,强迫场从7月开始的试验,RCT纬向平均分布与1月有相反的形式。2.海洋模式以耦合方式运行时,由于去掉了恢复边界条件作用,海洋模式预报的SST可信计算时间明显减小,年平均RCT为1个月左右。按季节平均得到的RCT变化不大,在30~40天之间,RCT的大值区春季位于南半球,而秋季位于北半球,可达2个月以上。耦合模式中所模拟的500 h Pa高度场的RCT与单独运行的大气模式所得结果相差不大,仍在2周以内。3.无论是按季节平均还是按海区平均所得到的RCT分布,都在30~60天左右,只有极少数区域在特定季节可以达到80天以上,这说明在海气耦合模式中,由于计算不确定造成的可预报上限一般不超过2~3个月,这比使用资料分析得到可预报期限短很多,因此根据木桶原理,RCT可能是制约海气耦合模式SST预报能力的一个重要因素。     

高阶Runge-Kutta-Li算法对二维线性平流方程的计算检验

利用高阶Li空间微分方案(Li, 2005),实现了时间积分为3～6阶Runge-Kutta-Li(RKL)格式的求解算法。二维线性平流方程的试验结果表明：在计算稳定的条件下,各阶算法的计算误差随时间的推移基本上是线性增加的。非转动背景场的平流算例中（高斯型的初值）,高阶RKL算法可以取得较好的计算效果。与3、4、5、6阶RK算法配合的Li空间差分方案有效阶数可以达到5、7、9、10阶。RK 算法的阶数为5（6）阶时,总误差控制在10^-7（10^-8）以内。随RK阶数增加Li微分的有效阶数有增加趋势,且总误差逐渐减小。定常转速的背景场算例中（偏心的高斯型初值）,当RK阶数为3时,最优空间差分阶数为10;相应的阶数为4、5、6时对应的空间最优阶为16,22,22,总计算误差可以控制在10^-15～10^-16。随着精度的提高,误差的绝对值减小很迅速,说明算法是非常有效的。对于圆锥型初值（定常转速的背景场）,4、5、6阶RK算法和3阶算法的效果差不多。高阶算法对此类具有导数不连续点的算例,效果不如高斯初始场好,结果不能保持正定,有些地方误差出现下冲和上翘。随着空间差分精度的提高,非正定的解数量和数值减小,误差的绝对值减小,说明了算法在一定程度上是有效的,但并不适合追求极高的算法阶数。这与谱方法中的导数不连续问题有些相似,误差的产生主要源于导数的不连续性,差分类方法仅能获得与导数连续性阶数相当的算法精度。各种算例中,采用恰当的边界条件是必要的,例如旋转背景场算例,比较适合使用无穷远边界条件,否则会出现计算不稳定或无法将计算误差控制到较小的范围内。     

全球海-陆-气耦合模式大气模式分量的发展及其气候模拟性能Ⅱ--垂直分辨率的提高及其影响

在第1部分水平分辨率提高的基础上,提高了中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室的全球海-陆-气耦合气候系统模式(GOALS／LASG)大气模式分量的垂直分辨率。为减少地形对平流层的影响,并和其它气候模式一致,建立了基于能量守恒和角动量守恒的垂直混合坐标方案,及混合坐标下的半隐式时间积分方案,并对相关的物理过程作必要的调整。尽管主要物理过程不变,但从初步结果来看,对大气垂直结构的模拟更合理;平流层风场和温度场的模拟与观测更接近;降水、海平面气压场的分布及季节变化等特征也有明显改进。     

Lorenz系统误差方程的吸引子特性研究

将Lorenz方程及其导出的误差方程作为联立方程(即全误差方程)来研究误差的性质,结果表明联立方程可以变换为一个特殊的算子方程,误差轨线将收敛于一个有限的区域;此外联立方程对应的流的散度为负值,因此其在相空间中的体积不断收缩,最终趋向一个低纬曲面;联立方程的这两个性质使得Lorenz系统中初始误差不会无限放大,而是趋于一个吸引子.误差在吸引子上的概率分布是确定的,因此平均的绝对误差趋于常数,这个结果可以用来解释小初始误差经过一段时间的发展之后,趋向饱和的现象.利用稳定性分析方法研究了误差吸引中心的位置和个数,并使用数值试验进行了验证,结果显示误差吸引子的结构与解的吸引子位置、数量和结构均有不同.最后本研究将针对Lorenz方程的误差联立方程方法拓展到一般的常微分动力系统,展示了对一般误差方程的特征矩阵进行分析,研究其特征行列式性质的方法,得到了一般误差系统中稳定点和平衡态性质与原动力系统的稳定点和平衡态性质的关系,这些结果对于认识误差系统长期的动力学行为和性质是有意义的.     

“巨淞”形成机制的探讨

本文通过对林西雹暴中发现的30公斤大冰块的详细分析,提出了“巨淞”的形成机制,澄清了数十年来某些雹暴中发现的反常大冰块被误认为大冰雹的事例,并为今后区别大冰雹和“巨淞”提出了依据。     

霜期农业气象灾害预报经济效益的两分类研究

在实际调查研究取得第一手资料的基础上,用气象经济效益的两分类方法评价霜期农业气象灾害预报的经济效益并提出改进计算方法的途径