地球科学知识图谱的构建与展望

大数据为地球科学研究带来了新的思路和挑战。但由于存在描述规范不统一、共享机制不明、语义异构等问题,在数据集成、共享与复用等方面存在较大困难,使得大数据的众多优势在地球科学相关研究中难以充分发挥。知识图谱能够准确、清晰地表达概念及其相互之间的复杂语义关系,为机器所理解,是实现语义翻译、数据融合和复用的关键技术。文章对地球科学知识图谱的内涵和特点进行了深入的分析,归纳了地球科学知识图谱的主要构建方法,梳理了数据字典、知识体系和知识图谱之间的关系,对与地球科学知识图谱构建相关的专题数据库和领域本体的建设现状进行了回顾,指出了地球科学知识图谱构建中存在的主要问题,并阐述了地球科学知识图谱的应用前景,以期推动和完善地球科学知识图谱的建设和应用。     

江西相山矿田北部产铀花岗斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及成因类型

相山铀矿田是中国迄今为止发现的最大的火山岩型铀矿床,其北部主要铀矿类型为花岗斑岩型铀矿床,铀成矿在时空和成因上与超淺成侵入相的花岗斑岩有关。前人多针对某一具体矿床含矿主岩开展工作,获得的花岗斑岩成岩年龄数据相差较大,影响了对相山花岗斑岩型铀矿的深入研究。选择相山北部横涧、游坊、沙洲、云际等铀矿床的含矿主岩——花岗斑岩系统开展野外地质调查、地球化学特征和LA-ICP-MS锆石U-Pb定年研究,以期厘定相山花岗斑岩型铀矿床含矿主岩的成岩时代和成因类型。花岗斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示,横涧、游坊、沙洲、云际的花岗斑岩206Pb/238U年龄加权平均值分别为135.6±1.3Ma(MSWD=0.45,n=26)、136.2±1.3Ma(MSWD=1.2,n=21)、133.4±11Ma(MSWD=0.67,n=24)及134.3±1.1Ma(MSWD=0.88,n=25),集中在132~137Ma之间,属于早白垩世。研究认为,相山北部花岗斑岩成因类型界于A型花岗岩与S型花岗岩之间的过渡型,为A-S型花岗岩。花岗斑岩岩浆起源于中元古代地壳,地壳物质作为主要成分参与了花岗斑岩的形成,同时有少量地幔物质的加入。花岗斑岩为板内构造界境下伸展体制的产物,可能是由于太平洋板块俯冲后,因板块后撤导致岩浆侵入作用的结果。     

山东海阳小纪金矿床地质特征及成因探讨

海阳小纪金矿赋存于早白垩世莱阳群水南组中。矿体多为扁豆体状,矿石矿物成分简单,金矿物以自然金为主,其他金属矿物以赤铁矿、黄铜矿为主。通过分析成矿控制条件认为：莱阳群分布区是寻找该类型金矿的地层标志;NE-NNE向断裂带中,硅化、黄铁矿化、黄铜矿化等蚀变特征是寻找金矿(化)体的围岩蚀变标志;中生代岩体及燕山晚期脉岩发育是寻找该类金矿的岩浆岩标志。其矿床成因属多源多期低温热液充填型金矿床。     

川东南褶皱带洞岩铅锌矿床闪锌矿Rb-Sr同位素测年及其构造变形时代

重庆西阳县洞岩铅锌矿床位于川东南褶皱带中,为一中低温热液铅锌矿床,预测Zn金属量10.14万t。矿(化)体主要沿NNE向、NWW向断层呈脉状分布,或沿层间破碎带呈似层状分布。赋矿围岩为奥陶系碳酸盐岩。川东南褶皱带中这一类型铅锌矿床的形成时代以及与NNE向断层相互关系研究薄弱。本文运用闪锌矿Rb-Sr同位素测年方法,测得洞岩铅锌矿床成矿年龄为(157.7±3.3) Ma,表明该矿床的主成矿阶段年龄为晚侏罗世。闪锌矿(87Sr/86Sr)i值为0.71347,远高于早期及同期沉积碳酸盐比值,可能与大气淡水加入有关。川东南褶皱带为推覆-滑脱的薄皮构造,褶皱变形的主要时期为中晚侏罗世的燕山运动早期。洞岩闪锌矿的Rb-Sr等线年龄与上述构造变形时代一致,说明矿床的形成与早燕山构造变形事件有关。     

积云对流参数化方案模拟我国东南沿海及台湾海峡地区降水的适用性

我国东南沿海及台湾海峡地区地形和下垫面情况复杂,积云对流活动强烈,这给该地区降水的模拟和预测带来很大困难。为探讨不同积云对流参数化方案在我国东南沿海及台湾海峡地区的适用性,选择了4种参数化方案(Anthes-Kuo方案、Arakawa-Schubert方案、Fritsch-Chappell方案和MIT-Emanuel方案),基于区域气候模式RegCM 4.0分别模拟了该地区的降水情况,并选用了与模式分辨率相当的TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission,0.25°×0.25°)月平均降水资料进行验证。模拟结果表明,4种方案均能大致模拟出我国东南沿海及台湾海峡地区降水的空间结构和季节变化特征。其中,Fritsch-Chappell方案和MIT-Emanuel方案均能较好地模拟出降水空间分布,包括台湾岛南部和广东沿海的降水极值中心,而MIT-Emanuel方案降水的季节和年际变化特征模拟最好,如能够基本再现夏季降水在6月和8月份的双峰结构。此外,基于各高度层假相当位温的计算结果表明,MIT-Emanuel方案模拟的对流活动强烈,产生的对流性降水较多,使得其模拟的降水量值更接近实测资料。因此,MIT-Emanuel方案可能是最适用于模拟我国东南沿海和台湾海峡地区降水的积云对流参数化方案。     

疏勒河干流径流变化特征研究

选取疏勒河干流昌马堡、潘家庄和双塔堡水库站多年实测月、年天然径流作为数据资料,利用线性倾向、Mann-Kendall等方法,研究干流径流量年、年内、年际、季节变化和突变特征。结果表明：1956—2016年干流年径流呈现昌马堡站［1.075×10⁸ m3·（10 a）^-1］>双塔堡水库站［0.253×10⁸ m³·（10 a）^-1］>潘家庄站［0.126×10 m³·（10 a）^-1］的线性倾向率,且呈现增加变化趋势;径流年内分配极不均匀,径流主要集中于5~9月,占年径流量的50%以上;径流年际变化均低于和高于多年平均值分别在20世纪70~90年代和21世纪00~10年代;径流不同站点和不同年代平均径流距平呈现差异性季节变化特征,夏季径流量增加对各站点年径流量影响最大;径流突变时间和特征因不同站点呈现不同变化特征,3个水文站突变点分别为1998年、2012年和2006年。研究结果对促进区域水资源综合管理与科学调配,指导区域中长期水资源综合规划与社会经济发展提供科学依据和技术支撑。     

青藏高原地区城乡虚拟水贸易格局与影响因素

青藏高原是亚洲水塔,其水资源与水生态环境保护意义重大。从虚拟水视角,研究青藏高原与外部的水资源贸易关系和影响因素,有助于理解该地区的水资源问题、制定虚拟水贸易策略、优化区域城乡水资源配置、保障亚洲水塔功能。依托2012年中国区域间投入产出表成果,本文测算了青藏高原与中国其他区域之间的虚拟水贸易关系,建立了中国区域城镇与农村地区的虚拟水贸易网络,采用对数平均迪氏指数模型分析了青藏高原对其他区域虚拟水贸易不平衡的影响因素。结果表明,青藏高原向中国其他区域净输出虚拟水2.25亿m³,其中向西南、华北、华中、华东、华南等5个区域净输出虚拟水,从西北和东北2个区域净输入虚拟水。城乡之间虚拟水贸易联系非常紧密,农村地区生产水足迹较高,而城镇地区由于人口密度较高、消费水平较高,是虚拟水最终消费的热点区域,青藏高原农村地区的虚拟水贸易量大于城镇地区的虚拟水贸易量。青藏高原贸易输出结构以农产品为主导,虚拟水净输出12.7亿m³;青藏高原与其他区域贸易存在逆差,贸易量因素导致虚拟水净输入8.6亿m³;用水效率在青藏高原与不同区域虚拟水贸易中的正负效应不一,总体带来青藏高原虚拟水净输入1.8亿m³。未来,应重点通过灌溉节水减少农业水足迹,引导城镇居民向低水足迹生活方式转变,鼓励内地为青藏高原提供物质与技术支援,实行水资源生态补偿政策,以保护青藏高原水资源,促进区域水资源可持续利用。     

西太平洋热通量变化及其与中国夏季降水量异常的联系

利用EOF方法分析了1951～2008年间西太平洋湍动热通量的时空特征,并探讨了中国夏季降水异常与同期西太平洋潜热通量时空格局的联系.结果显示,西太平洋潜热和感热通量距平场具有较相似的空间分布以及显著的年际变化,但潜热通量的变化幅度较感热通量大;潜热通量距平场的空间变化存在明显季节差异.冬季潜热通量变化的显著区域位于黑潮流域,而夏季则见于西太平洋暖池区.冬、夏季潜热通量除了具有准4a振荡周期外,还存在着明显的线性增强的长期变化趋势.进一步分析表明,夏季西太平洋潜热通量变异主要存在着偶极型、同一型和三极子型模态,其时间系数分别具有显著的准4a、准2a和29a的周期变化,它们分别对应着不同的中国夏季降水量异常的分布,而大范围的潜热通量负异常则与中国江淮流域大部和华北北部地区的降水偏多相对应.这为中国降水量的异常及机理研究提供了必要基础.     

辽东湾顶太-葵管道路由区潮流场三维数值模拟

辽河油田太-葵管道路由区位于辽东湾顶潮汐水道区,研究利用普林斯顿大学的河口、陆架和海洋模式(ECOM),考虑M2、S2、K1、O1四个主要分潮的影响,对辽东湾顶三维潮流场进行数值模拟,并着重对太-葵管道路由区进行动力分析。潮位和潮流的验证表明,该文建立的模型可以较好地用于辽东湾顶流场的预报模拟,为将来工程建设对海洋生态环境影响、保证海上工程的安全等研究奠定基础。     

内存映射文件在大数据量海洋调查数据处理中的应用

在进行大数据量海洋调查数据处理的过程中,以通常的普通文件操作的方式读取这些数据往往需要应用程序持续不断地努力执行与硬盘间的大量数据交换任务,其不但占用大量计算机内存,而且完成的效率之低往往令人难以忍受。为满足大数据量海洋调查数据计算机处理工作的需要,利用内存映射文件的方法实现了对大数据量海洋调查数据进行高效率读取和分析的软件设计。文中阐述了该软件的设计思路和内存映射文件方法的具体实现过程。通过实际应用证明该软件稳定可靠,在运行效率上较普通应用程序方式有显著提高。