天然气水合物勘查声学深拖系统研发方案

随着海底天然气水合物勘查工作的深入发展,近海底探测技术的应用越来越多,声学深拖技术的应用便是其中之一。简要介绍了目前深海探测中使用的多种弱正浮力型及重力型声学深拖系统,提出了用于天然气水合物勘查的重力型声学深拖系统的自主研发思路,论述了研发工作涉及到的若干关键技术。     

基于偏振雷达的积层混合云降水增雨潜力识别方法研究

强对流系统诱发的局地暴雨往往造成城市内涝, 带来严重的经济损失,危害人民生命、财产安全。为加强城市内涝预警能力、提高内涝预报精度、改善风险空间描述,急需研发高精度、高时空分辨率的城市降水监测产品。本研究基于深圳市1部S波段双偏振雷达和2部X波段双偏振相控阵雷达观测资料,研发了深圳市S波段双偏振雷达和X波段双偏振相控阵雷达定量降水估测（QPE）组网拼图系统。该系统主要包含以下4个模块：（1）雷达非气象回波的识别与去除;（2）复合平面扫描仰角信息计算;（3）S波段和X波段雷达单站降水率计算;（4）S波段和X波段雷达QPE拼图。基于新研发的S波段和X波段雷达定量降水估测拼图系统,产生时间分辨率1 min、空间分辨率30 m的QPE产品,并以自动气象站观测降水为标准,与深圳市目前天气预报业务QPE产品进行对比分析。结果表明,使用新研发的降水拼图系统产生的QPE产品,在精度和稳定性上优于业务产品。     

考虑关断时间的回线源激发TEM三维时域有限差分正演

从麦克斯韦旋度方程出发可以直接导出瞬变电磁场扩散方程,然而扩散方程不含电场对时间的一阶导数,不能构成显式的时域有限差分方程,借鉴du Fort-Frankel有限差分离散方法引入虚拟位移电流项构建显式时域有限差分方程.对Wang和Hohmann的经典时域算法进行了两点改进:第一,通过将矩形回线源电流密度加入麦克斯韦方程组的安培环路定理方程,实现回线源瞬变电磁激发源加入;第二,在计算中考虑关断时间.第一点改进使时域有限差分方程考虑了一次场的计算,并且源的计算不再依赖均匀半空间模型响应作为初始条件,使算法能够适应表层电阻率不均匀时的三维复杂模型.由于实际观测中不可能出现阶跃电流的关断形式,第二点改进可以方便设置发射电流下降沿.采用改进的三维时域有限差分正演算法对均匀半空间模型、四类三层模型、均匀半空间中含有低阻块体模型进行了计算并分别与解析解、线性数字滤波解、积分方程解和Wang的三维时域有限差分解进行了对比验证.以H模型为例,采用建立的三维时域有限差分正演算法计算了不同关断时间的斜阶跃脉冲回线源瞬变电磁中心点感应电动势衰减曲线.以实际地质资料为基础,构建包含两层采空区的三维复杂模型,以1 μs的极短关断时间进行了复杂模型定回线源瞬变电磁响应计算,并计算了该复杂模型的视电阻率曲线.     

南黄海OBS数据转换横波分析及其地质意义

多分量地震勘探在减小地球物理反演问题多解性的同时提供了更丰富的地下信息,可以从量化的意义上真正实现岩性勘探.由于地壳结构的复杂性及转换横波的特殊性,南黄海地壳结构研究中基本未涉及横波.本文使用南黄海OBS数据,在不同剖面上对比分析纵横波走时、视速度以及质点运动轨迹,基于纵波理论模型对转换横波震相进行射线追踪和走时试算,识别并拟合了来自不同地层的转换横波震相.研究表明,北部坳陷中主要发生了PPS转换,转换界面为陆相沉积层底界面.千里岩隆起区除了发生转换界面为陆相沉积底界面的PPS转换还有转换界面为海底的PSS转换.断层活动引起岩石破碎,高波速比特征的断层边界为胶莱盆地在海上部分的边界圈定再添证据.千里岩地区高速地层成分含有花岗岩,其纵横波速比为1.67~1.68;推测北部坳陷中的海相沉积北-南地层不同,依次为碳酸盐岩及砂岩两类地层.

     

深海6000 m拖曳式瞬变电磁系统及其应用

针对我国西南印度洋合同区热液硫化物矿快速、有效以及便捷地质勘探装备的要求,研发了由甲板控制系统、万米光电复合缆、仪器舱拖体和天线拖体组成的深海6000 m拖曳式瞬变电磁系统.为了便于拖体布放和快速发现异常,选择重叠回线收发装置类型;采用理论数值计算确定了在拖曳高度不大于50 m的前提下,观测1~100 ms窗范围内的二次场响应,可以发现近海底深海热液硫化物矿堆;另外,通过不同拖延深度海上试验,研究了拖曳深度对瞬变电磁的影响规律及仪器性能.大洋第30航次第二航段在西南印度洋脊热液区,应用该系统发现了明显的瞬变电磁异常.印证了系统的有效性.

     

国家级格点化定量降水预报系统

2020年7月18—19日,江淮地区出现一次特大暴雨过程,欧洲中期天气预报中心全球确定性预报模式（以下简称EC模式）、华东区域数值模式（以下简称华东模式）和国家气象中心Grapes高分辨区域模式（3 km分辨率,以下简称G3模式）预报的暴雨落区均明显偏北,且降水强度偏弱。通过对模式的风场及降水预报进行检验发现：模式天气形势预报的优劣,很多时候与模式的降水预报优劣是直接相关的,尤其是天气形势中的中低层风场,很容易受模式中降水潜热反馈过程的影响,导致错误的预报订正指引;比较而言,模式预报的高层流场,受潜热反馈过程影响较小,是值得在天气分析环节中加以重视的预报着眼点;此外,对于由中小尺度天气系统传播所致的大暴雨或特大暴雨,分辨率更高的区域模式预报结果可能具有更好的预报参考性,也是今后类似暴雨预报过程中应该重视的着眼点之一。

     

滇西户撒盆地砂岩型铀矿成矿条件与找矿方向浅析——来自煤田“潜在储铀层”的指示

"潜在储铀层"指煤田等勘探钻孔测井资料中自然伽马值显示高于50γ(或3.5PA/kg或150api或12.6纳库(n·C)/kg·小时)所对应的砂岩、砾岩层,其在一定程度上反映了盆地深部特殊的铀矿化信息。据此,为探讨滇西首个"煤铀兼探"优选靶区即户撒盆地砂岩型铀矿的成矿条件与找矿方向,本文从煤田"潜在储铀层"提供的深部铀矿化信息入手,在系统分析盆地构造、古气候、铀源、水文地质、岩性岩相五项成矿要素后,结合前人区域研究成果,认为户撒盆地具有一定的成矿条件与找矿潜力。"潜在储铀层"放射性特征与沉积学特征统计分析指示盆地找矿主攻层位应为芒棒组一、二段,找矿主攻相带应为陡坡带扇三角洲相和缓坡带冲积扇相。上述认识已得到钻探成果的初步证实。     

垂直能量螺旋度指数及其在槽前型雷暴大风预报中的应用

引入垂直能量螺旋度指数( VEH ) 的概念并分析其物理意义,同时采用NCEP 1°×1° 再分析资料和MICAPS重要天气报文资料,将该指数应用于2009 年7 月4—7 日华北地区一次槽前型雷暴大风过程的预报中;在此基础上,利用华北地区2008 —2009 年夏季4 次槽前型雷暴大风个例,对该指数的普适性进行验证。结果表明,该指数反映了气块在螺旋上升过程中释放不稳定能量的能力,是诊断和预报槽前型雷暴大风的有效指数;并将该指数应用于一次华北典型槽前型雷暴大风的预报中,通过对比其它指数,证明其有效;用14 时的VEH 指标,预报20 时前的雷暴大风天气,这种天气一般在VEH 超过1.4 J·m·kg^-1·s^-2的3～6 h 之间出现。     

裂隙连通性对含流体介质剪切波分裂特征的影响

地下介质受到多期构造运动的作用,裂缝以多组形式存在的现象比较普遍,多组裂隙之间的连通性会影响介质的弹性参数.计算含两组交错裂缝饱和岩石弹性模量时,对于裂隙连通的情况,先计算干燥岩石的弹性参数,再通过各向异性流体替换获得含流体裂隙介质的弹性参数.对于不相交裂隙的情况,先对两组裂隙分别计算其饱和裂纹韧度,再计算饱和裂隙岩石的总体弹性参数.研究结果表明:①油水饱和条件下,当裂隙连通时,剪切波分裂参数随着油饱和度的增加变化较小;当裂隙不连通时,剪切波分裂参数随着油饱和度的增加变化较大;②随着裂隙倾角θ的增大,剪切波分裂参数减小;③在油饱和条件下,当裂隙连通时,剪切波分裂参数随着孔隙度的增加稍稍增加;当裂隙不连通情况时,剪切波分裂参数随着孔隙度的增加而减小,减小程度相对较大.     

Na-K-Mg三角图修正与Na-K温标选取

Na-K-Mg三角图作为水-岩平衡状态初步判定的方法,未考虑具体温标公式和矿物成分对平衡状态的影响,因此通过基于不同Na-K温标公式修正后的Na-K-Mg三角图判断水岩平衡状态,并利用适合的Na-K温标公式计算地下热储温度,对划分地热系统成因类型和开发利用地热资源具有重要意义。研究发现,修正后的Na-K-Mg三角图中任意一点,对某种温标公式确定的曲线处于平衡状态,对另一温标公式确定的曲线则有可能处于部分平衡状态;且温度越低,这种现象越显著。最贫Mg上边界和最富Mg下边界是由不同的温标公式确定的,随温度具有明显的分段性。利用各Na-K温标公式作出T-lg（Na/K）曲线图,绘制曲线交点对应的基于各\