Duplex equilibria of Ural circulation anomalies

Atmospheric circulation anomalies over the Ural Mountains are crucial indicators of the anomalous downstream weather and climate over East Asia. Here, we provide a new perspective on the mechanism of Ural circulation anomalies. We use a simple theoretical model to determine that the relationship between the solar forcing and three Ural circulation patterns, namely, neutral type, trough anomaly and ridge anomaly, is a nonlinear relationship following the supercritical pitchfork bifurcation theory. The theory predicts that when the total solar irradiance (TSI) is below a critical value, trough and ridge anomalies represent duplex equilibria and are equally likely to occur at the same TSI. Based on 180 winter months record, we have estimated the bidimensional probability density of TSI and the monthly mean geopotential height at 500 hPa or zonal wind at 850 hPa over the Ural Mountains. Results show that Sc = 1360.9 W m−2 is a critical value of TSI, the neutral type pattern is the single circulation regime when TSI > Sc, whereas trough and ridge anomaly patterns are duplex circulation regimes when TSI < Sc. Besides, when TSI < Sc, during the same TSI range, trough and ridge anomaly events occur at nearly the same frequencies. These results generally agree with the theoretical model. We demonstrate that trough and ridge anomalies, as duplex equilibria, result from the large-scale zonal flow interacting with the Ural Mountains. Low TSI tends to strengthen the large-scale zonal flow over the Ural Mountains, hence inducing either a trough anomaly or ridge anomaly.     

鄱阳湖汇流顶托对长江汉口水位影响的量化分析

为定量评估汇流顶托对水位变化的影响,本文从水文过程仿真及顶托响应评价入手,提出了一种汇流顶托对水位影响的量化分析方法,并以长江汉口江段为例,开展了鄱阳湖汇流顶托对长江汉口江段水位影响的量化评价,结果表明:改进提出的长江汉口江段水文仿真模型,经参数优选后确定性系数可达0.98以上,总量相对误差绝对值在3%以内,较好地再现了水文变化过程;通过响应指数定义及水文过程模拟,研制了汉口多值型水位流量关系响应特征曲线,揭示了鄱阳湖与长江水位变化的关联性机制;经2016和2020年洪水实例分析,汉口江段长历时高洪水位主要受长江来水及鄱阳湖汇流顶托共同驱动,二者合力贡献可达83.3%以上,其中鄱阳湖汇流顶托贡献率在35%左右.其余因素(如区间洪水、沿江排涝等)亦助推高洪水位形成,部分时段贡献可达近34.4%.本文提出的顶托量化分析方法,可定量评估因顶托效应引起的水位变化,为解析河段高洪水位成因机制提供了有效的技术支撑.     

海水声速剖面基函数的重构性能分析

海水声速剖面通常使用经验正交函数（Empirical Orthogonal Function,EOF）进行稀疏表示,然而基函数会受到数据完备性和数据测量时间的制约,其代表性误差会导致声速剖面重构精度受限。为了提高声速剖面的重构精度,本文利用模糊C均值聚类对BOA_Argo历史数据集进行聚类分析,探讨不同聚类空间的训练集数据对实测声速剖面重构精度的影响。研究表明,声速剖面具有明显的时空聚集特性,聚类后的历史声速剖面集生成的基函数和平均声速剖面具有最优的重构性能。本文研究结果有助于为历史声速剖面训练集的选取提供实际指导意义,进而提高声速剖面重构精度乃至反演精度。     

西太平洋雅浦海沟区海底热流原位测量

为了解西太平洋雅浦海沟区俯冲带及岛弧两侧的海底热流分布情况,2015年1-3月期间的西太平洋海山航次中,"科学"号利用最新一代Lister型热流探针对该区域开展了海底热流原位测量工作。沿着横跨俯冲带的站位测线,本次进行了10个热流站位测量,共获得8个站位的有效数据。测量结果表明,该地区地温梯度的变化范围为0.011~0.137 Km-1,平均0.089 Km-1,热导率的变化范围为0.58~1.32 Wm-1K-1,热流值则在14.4~118.85 mWm-2之间,平均为68.02 mWm-2。热流值分布显示,雅浦岛弧附近具有较高的热流值,自雅浦岛弧向两侧热流值逐渐降低,低热流区主要分布在帕里西维拉海盆。由于该地区热流测量数据依然稀缺,深入的讨论有待进一步研究。     

复合水力化增透技术在低渗突出煤层瓦斯抽采中的应用

为增加低渗突出煤层的透气性,提高煤层瓦斯抽采率,提出\     

十字振动翼共振法处理滨海相可液化地基的效果评价

在我国广大的东海岸上, 存在着较多的滨海相可液化地基。这种地基相较于一般的液化地基, 存在着较多的黏土夹层。十字振动翼共振法作为一种新的液化地基处理方法, 能否在滨海相可液化地基的处理中取得较好的处理效果, 是本文研究的重点。本文通过结合采用十字振动翼共振法的淮盐高速(大丰港段)工程实例, 在对该场地进行液化地基处理后, 采用标准贯入试验测试以及静力触探测试对处理后的地基进行抗液化评价。结果表明在较为复杂的滨海相可液化地基上, 十字振动翼共振法能够取得良好的处理效果。该工法具有良好的应用前景。     

基于模糊层次分析法对“一带一路”重要区域地质灾害危险性评价——以关中经济区为例

在“一带一路”沿线区域开展地质灾害危险性评价与区划具有重大意义。本文以关中经济区为例,综合考虑地质灾害特点、分布规律与孕灾环境等要素,基于坡度和地形起伏度的组合,提出了地质灾害安全区域与非安全区域的初步识别方法。在此基础上,采用模糊层次分析法和GIS空间分析方法对地质灾害各孕灾因子进行了危险性等级评价,并分别进行了单因子和多因子综合制图与结果验证。研究结果表明：1）地质灾害安全区域与非安全区域的初步判识,对灾害风险管理和降低防灾减灾成本有重要参考价值,也大大提高了地质灾害评价区域的针对性和准确性。2）研究区地质灾害安全区域面积占比22.9%（17054.5km²）,非安全区域占比77.1%（57462.6km²）,轻度危险区、低危险区、中危险区和高危险区面积分别占非安全区域面积的17.2%、32.2%、32.0%、18.6%,以中、低危险性为主（64.2%）。高危险性区域集中分布在关中经济区的西北、西南、东南部,而轻度危险性区域集中分布在关中平原以南地区,呈现出东西走向的“条带状”。3）共计3230个灾害点中,仅有3.3%（106个）的灾害点分布在安全区域中,其余96.7%（3124个）的灾害点均分布在非安全区域之中。分布在轻度危险、低危险、中危险和高危险区域中的分别有328个（10.2%）、765个（23.7%）、1007个（31.2%）、1024个（31.7%）,这与危险性等级区划结果具有很好的一致性。表明本文提出的地质灾害安全区域识别方法和地质灾害危险性区划方法具有一定的科学性和准确性。

     

中巴经济走廊地质灾害敏感性分析

中巴经济走廊是"一带一路"建设的旗舰项目,对中巴经济走廊地质灾害进行敏感性分析与区划,可为中巴经济走廊地质灾害的防治提供参考。基于此,文章选取高程、坡度、地形起伏度、地震密度、多年平均降雨量、距断裂带的距离、地层岩性、距河流的距离和距公路的距离等9个指标,采用加权信息量模型和证据权法,综合分析中巴经济走廊地质灾害敏感性。并运用ROC曲线验证对比两种模型分析的敏感性结果,选取精度较高的模型分析的地质灾害敏感性进行研究区区划,最后对区划结果进行相关验证。研究结果表明：1）中巴经济走廊容易诱发地质灾害的条件为：高程在2660~3470 m之间,坡度为29°~35°,地形起伏度在45~70 m之间,地震密度在2~4个/102 km2之间,多年平均降雨量在430~530 mm之间,距断裂带距离小于5 km,地层岩性为软岩和极软岩,距河流距离小于2 km,距公路距离小于2 km。2）基于加权信息量模型和证据权法分析的中巴经济走廊地质灾害敏感性精度分别为0.821和0.795,表明本研究选取的地质灾害敏感性分析模型具有较高的准确性,但是运用加权信息量模型分析的敏感性更符合实际情况。因此,运用加权信息量模型分析的结果进行研究区地质灾害敏感性区划。3）研究区地质灾害不敏感区、低敏感区、中等敏感区、高度敏感区和极高敏感区所占面积比分别为26.3%、23.1%、21.6%、18.8%和10.2%,以中、低敏感性为主;且敏感性呈现出南低北高的空间分布特征。4）运用实地调研的地质灾害点对本文区划的中巴经济走廊地质灾害敏感性结果验证,表明区划的结果具有一定的科学、可信性,可以为中巴经济走廊重大工程建设、交通线路选线、城市规划、资源开发等方面提供科学依据。     

石炭纪全球野火事件分布及主控因素

自志留纪以来,野火开始在陆地范围内广泛出现并对陆地生态系统造成了重大影响。石炭纪是植物开始繁盛时期,但其野火发生的分布规律及其主控因素仍然不清楚。为此,基于木炭、惰质组（煤中木炭）和热解多环芳烃3种类型野火证据,本文系统收集和整理了石炭纪全球159个野火事件记录。研究发现石炭纪野火事件主要集中在低纬度热带地区,杜内期高纬度地区无野火记录,其余时间段高纬度地区均出现零星的野火记录。石炭纪晚期野火事件发生频率明显高于石炭纪早期,并在晚石炭世巴什基尔期和莫斯科期野火事件发生频率达到最高值。早杜内期至早维宪期野火事件增多与大气氧气浓度升高和热带沼泽开始发育有关。随后大气氧气浓度降低导致晚维宪期—谢尔普霍夫期野火事件发生频率下降。而巴什基尔期至莫斯科纪期野火事件高频率发生与当时充足植物燃料有关。卡西莫夫期—格舍尔期低纬度森林面积以及植物属种数量的降低导致野火事件数量大幅度下降。该研究成果为进一步理解石炭纪陆地生态系统和古气候演化具有重要意义。     

地层证据--对大别造山带汇聚历史的制约

大别造山带的汇聚演化历史一直存在不同的认识,来自扬子陆块和华北陆块显生宙以来的地层记录以及北淮阳地区的地层记录可能为两个陆块的汇聚模式提供制约。通过对扬子陆块与华北陆块显生宙以来岩相古地理进行比较,其中3个阶段相似, 2个阶段差别很大。以浊积岩发育作为俯冲阶段的标志,磨拉石建造出现作为闭合的标志,显生宙以来,大别造山带曾经历了两次俯冲和两次汇聚,俯冲时间分别是晚奥陶世—早志留世和早三叠世,汇聚的时间分别为中 晚泥盆世和中三叠世,早期的汇聚具有软碰撞特征,以上认知得到了北淮阳地区地层、古生物和沉积记录的支持,同时也与大别山造山带榴辉岩的同位素年龄数据基本吻合。高压 超高压变质岩在晚三叠世处于快速折返阶段,早侏罗世以前到达地表,其平均折返隆升速率为39～66mm/a。