Measuring information content from observations for data assimilations: connection between different measures and application to radar scan design

The previously derived formulations for using the relative entropy and Shannon entropy difference ( SD ) to measure information content from observations are revisited in connection with another known information measure—degrees of freedom for signal, which is defined as the statistical average of the signal part of the relative entropy. For a linear assimilation system, the statistical average of the relative entropy reduces to the SD . The formulations are extended for four-dimensional variational data assimilation (4DVar). The extended formulations reveal that the information content increases (or decreases) as the model error increase (or decrease) and/or become strongly (or weakly) correlated in 4-D space. These properties are also highlighted by illustrative examples, and the extended formulations are shown to be potential useful for designing optimum phased-array radar scan configurations to maximize the extractable information contents from radar observations by a 4DVar analysis system.     

东天山晚古生代构造转折: 红山南-天木东地区岩浆岩年代学与地球化学的约束

东天山是中亚造山带的重要组成部分, 区内晚古生代岩浆活动与成矿作用强烈, 是理解中亚造山带构造演化与成矿作用的关键地区。然而, 前人对东天山构造带由俯冲向碰撞转变的时间和过程仍存在较大争议。本文对东天山红山南-天木东地区广泛出露的晚古生代岩浆岩开展了野外考察和岩相学鉴定, 进行了年代学和岩石地球化学分析, 以限定其形成时代、岩石成因和构造背景, 进而探讨晚古生代构造演化过程。红山南-天木东地区岩浆岩主要为早石炭世火山岩和侵入岩, 次为早二叠世侵入岩。早石炭世火山岩主要为安山岩(328.8±2.0Ma)和英安岩, 侵入岩主要为辉长闪长岩(328.7±1.8Ma); 早二叠世侵入岩为黑云母二长花岗岩(290.3±2.1Ma)和石英闪长岩(290.0±1.6Ma)。早石炭世岩浆岩富含角闪石和斜长石, 为钙碱性, 准铝质系列, 富Rb、Ba、Th、U和Pb等大离子亲石元素, 亏损Nb、Ta和Ti等高场强元素和Sr-Nd-Hf同位素, 具有岛弧岩浆岩特征, 是交代地幔楔部分熔融的产物。相对于早石炭世岩浆岩, 早二叠世侵入岩富含黑云母和碱性长石, 富集SiO₂、Na₂O和K₂O, 贫Al₂O₃、MgO、Fe₂O₃^T及CaO, 同位素更亏损, 为碰撞后背景下新生加厚地壳部分熔融的产物。总之, 红山南-天木东地区的早石炭世与早二叠世岩浆岩地球化学差异显著, 指示东天山构造背景从早石炭世大洋俯冲体制转变为早二叠世碰撞后造山体制, 即其构造转折时间为晚石炭世-早二叠世。

     

矿井分布式地震超前探测系统研究与应用

为探测掘进巷道前方地质构造,研制一套矿井分布式地震超前探测系统。系统基于地震波反射理论,通过检波器分布式接收或震源分布式激发确定地质异常体的位置。为了进一步提高煤矿采掘过程中构造的预测预报精度,采用分布式观测系统和孔中胶囊检波器进行数据采集以提高设备的灵敏度,通过负视速度原理排除侧帮和后方地质异常体的干扰,利用绕射共偏移算法优化数据反演成果。经过大量试验验证和归纳总结,该系统采用人工锤击震源可有效探测出前方70 m范围内的地质异常信息,采用人工炸药激发震源可有效探测出前方150~200 m范围内的地质异常信息。研究结果表明,矿井分布式地震超前探测系统通过从硬件到软件优化,可实现采掘过程中对地质构造的探测精度,并提高探测效率。     

粉质黏土强度指标的水化学敏感性研究

通过对重塑粉质黏土的液、塑限和固结慢速直剪试验,探讨了粉质黏土液限、塑性指数及抗剪强度与不同浓度NaCl孔隙溶液的关系。试验结果表明,随着孔隙溶液浓度增加,液限随之减小,塑性指数表现出粉土的性质;不同竖向正应力下的强度随浓度变化表现出较大的差异,正应力较低时,强度不断减小,而正应力较高时,则强度不断增大,正应力介于二者之间强度则先降后升;内摩擦角随浓度增加而增大,最终趋于稳定;黏聚力先迅速减小后逐渐回升,且均为负值。其性质变化主要是因为扩散双电层、颗粒间作用力以及孔隙比发生了改变。基于Terzaghi的有效应力原理,对饱和粉质黏土固结慢速直剪试验测得的负值黏聚力进行了分析和讨论,认为渗透压力对黏聚力起了非常重要的作用,从而使黏聚力成为负值。     

逆风区的回波演变与强对流天气的结构分析

为研究逆风区回波结构的演变与中尺度强对流天气发生发展的关系,分析了2005年4月30日和6月22日在江西省境内有逆风区现象的强对流天气的多普勒雷达回波特征,对逆风区的回波强度与速度的演变进行对比分析后认为：逆风区不仅是暴雨判据,也是强对流天气的判据。逆风区的伸展高度一般较高,有逆风区的存在基本上都伴有剧烈的天气过程,只要逆风区的结构一直存在,强回波的反射率因子就不会减弱。本文提出了一种逆风区的三维结构模型,逆风区回波反映了强对流的生消结构,逆风区实为前方辐合上升、后方下沉的涡管结构,它是认识强对流天气系统三维结构的重要信息。     

利用RADIOASTRON模拟估计的EOP对相关参数精度的灵敏度分析

介绍了包括章动参数的空间VLBI数学模型,探讨了该模型用于大地测量解算的可行性;模拟了针对RADIOASTRON卫星的空间VLBI观测量及相关参数;利用所模拟的时延观测量研究分析包含章动参数的数学模型对EOP参数的可估计性,进而给空间VLBI数学模型中除EOP参数以外的参数赋予不同的先验误差,研究EOP参数对这些先验误差的灵敏度。     

深圳“12.20”渣土场远程流化滑坡动力过程分析

文章采用DAN3D数值方法对深圳人工堆填体滑坡运动过程进行了模拟研究,探讨了深圳“12.20”滑坡远程动力成灾过程。通过研究得到以下几点结论:（1）滑坡后破坏运动主要分为两个阶段:前一阶段为滑源区内运动,体现了高孔隙水压力下滑剪切;后一阶段为在流通区和堆积区内运动,体现了高饱和度滑体流动（涌动）剪切。（2）饱水渣土滑坡远程流化运动分析中,摩擦模型适合模拟孔隙水压力作用下的滑源区渣土体的失稳下滑运动过程;宾汉姆模型适合模拟非牛顿流体饱和渣土体的流化剪切过程;摩擦-宾汉姆组合模型更适用于该类型滑坡全过程的反演运动分析。（3）深圳滑坡后破坏运动速度变化主要经历了“启动-加速-持速-减速”的运动过程,高含水渣土的固-流转化致使滑坡远程运动,并造成巨大伤亡损失。（4）模拟结果显示:堆积区平均堆积厚度为11 m,堆积范围为0.4 km 2,最大运动速度为30 m/s,最大速度发生于距滑坡后缘620 m处,堆积范围、堆积厚度和运动速度同滑坡实际值基本一致。上述研究思路和方法对城市地质中渣土滑坡灾害的危险区划和渣土场科学选址评估具有一定借鉴意义。     

新疆伊宁县塔吾尔别克金矿床流体包裹体特征研究及矿床成因

塔吾尔别克金矿床是西天山吐拉苏断陷盆地中一个重要的金矿床。矿体主要赋存于早石炭世二长斑岩及大哈拉军组第五岩性段安山岩、蚀变凝灰岩中,受断裂构造控制,矿床围岩蚀变作用普遍而强烈。矿石金属矿物主要为黄铁矿、自然金、赤铁矿和黄铜矿等,非金属矿物主要为石英、斜长石、方解石等。成矿过程大致划分为3个成矿阶段:1石英-黄铁矿阶段;2石英-硫化物脉阶段;3石英-碳酸盐阶段。石英及方解石中流体包裹体类型简单,主要为气液两相水包裹体和纯液相水包裹体。包裹体测试均一温度为100~196℃,流体盐度为0.0%~7.3%(质量分数,NaCl_(eq)),流体密度为0.9~1.0 g/cm~3,计算出成矿压力为5.2~81.9 MPa,对应成矿深度为0.5~7.4 km。塔吾尔别克金矿床成矿流体包裹体显示低温度、低盐度和较低密度的流体特征,表明成矿压力小和深度较浅。结合矿床地质特征、流体包裹体特征及前人研究成果,初步认为该矿床为浅成低温热液型金矿床。     

青藏高原岩石圈三维电性结构

本文报道通过综合大地电磁调查数据研究青藏高原岩石圈三维电阻率模型的初步成果.大地电磁法调查区域已经覆盖了高原大部分面积,为全区三维电阻率成像研究打下了可靠的基础.对多个测区大地电磁数据进行精细的同化处理和反演成像,取得了青藏高原可靠的岩石圈三维电阻率结构图像.成像的区域为28°N—35°N,80°E—104°E.三维反演计算时采用的网格尺寸为20 km×20 km,垂直方向不等间距剖分为26层.结果表明,青藏高原现今岩石圈电阻率扰动主要反映印度克拉通对亚欧大陆板块俯冲引起的热流体运动和大陆碰撞和拆离产生的构造.在岩石圈地幔,察隅地块、喜马拉雅地块和拉萨地块东部联成统一的高电阻率地块,它们反映了向北东俯冲的印度克拉通.雅鲁藏布江、班公—怒江和金沙江缝合带都有明显的低电阻率异常,表明岩石圈深处有热流体活动.雅鲁藏布江、班公—怒江和金沙江缝合带都有明显的低电阻率异常,也表明它们的岩石圈还有流体活动.青藏高原东部的低阻区沿100°E向地幔下方扩大,反映了金沙江断裂带有切穿岩石圈的趋势.地幔电阻率平面扰动的模式显示,青藏高原东西部的地体碰撞拼合形式和方向是不同的.在青藏高原西部,羌塘、拉萨和喜马拉雅等地体从北到南碰撞拼合.在青藏高原东部,羌塘—拉萨、察隅、印支、雅安和扬子等地体多方向拆离拼合,在地壳造成不正交的拆离带和压扭构造系.从高阻-低阻区的分布看,东部的地体拼合有地幔的根源,今后还会进一步发展.察隅地块岩石圈对青藏高原东部的楔入,使其北部和东部地块的岩石圈发生拆离撕裂,也造成热流体上涌的低电阻率异常.