Dynamic variation and the fast acceleration of particles in Earth’s radiation belt

We have quantitatively investigated the radiation belt’s dynamic variations of 1.5-6.0 MeV electrons during 54 CME (coronal mass ejection)-driven storms from 1993 to 2003 and 26 CIR (corotating interaction region)-driven recurrent storms in 1995 by utilizing case and statistical studies based on the data from the SAMPEX satellite. It is found that the boundaries determined by fitting an exponential to the flux as a function of L shell obtained in this study agree with the observed outer and inner boundaries of the outer radiation belt. Furthermore, we have constructed the Radiation Belt Content (RBC) index by integrating the number density of electrons between those inner and outer boundaries. According to the ratio of the maximum RBC index during the recovery phase to the pre-storm average RBC index, we conclude that CME-driven storms produce more relativistic electrons than CIR-driven storms in the entire outer radiation belt, although the relativistic electron fluxes during CIR-related storms are much higher than those during CME-related storms at geosynchronous orbit. The physical radiation belt model STEERB is based on the three-dimensional Fokker-Planck equation and includes the physical processes of local wave-particle interactions, radial diffusion, and adiabatic transport. Due to the limitation of numerical schemes, formal radiation belt models do not include the cross diffusion term of local wave-particle interactions. The numerical experiments of STEERB have shown that the energetic electron fluxes can be overestimated by a factor of 5 or even several orders (depending on the pitch angle) if the cross diffusion term is ignored. This implies that the cross diffusion term is indispensable for the evaluation of radiation belt electron fluxes. Formal radiation belt models often adopt dipole magnetic field; the time varying Hilmer-Voigt geomagnetic field was adopted by the STEERB model, which self-consistently included the adiabatic transport process. The test simulations clearly indicate that the adiabatic process can significantly affect the evolution of radiation belt electrons. The interactions between interplanetary shocks and magnetosphere can excite ULF waves in the inner magnetosphere; the excited polodial mode ULF wave can cause the fast acceleration of "killer electrons". The acceleration mechanism of energetic electrons by poloidal and toroidal mode ULF wave is different at different L shells. The acceleration of energetic electrons by the toroidal mode ULF waves becomes important in the region with a larger L shell (the outer magnetosphere); in smaller L shell regions (the inner magnetosphere), the poloidal mode ULF becomes responsible for the acceleration of energetic electrons.     

苏里格气田西部二叠系盒8-山1段天然气成藏过程及富集主控因素

苏里格气田西部的二叠系石盒子组8段(He-8)和山西组山1段(Shan-1)是主要的天然气产层, 是致密砂岩准连续型气藏, 气水关系复杂.本文通过岩石薄片、电镜扫描、生烃模拟、古构造恢复技术, 分析总结了盒8段和山1段的油气基础地质条件和致密砂岩天然气成藏的主控因素, 并将成藏过程分为4个阶段.结果表明较低生烃强度和东高西低的构造背景决定了现今大面积的含水局面, 区块烃源岩(煤层厚度)、储层物性(规模和非均质性)和山1段隔夹层主要控制了局部天然气富集区(甜点).晚期的新构造运动导致早期天然气藏中已形成的气水系统再分配、调整, 从而造就了现今盒8段-山1段气藏复杂的气水格局.     

中国湿地保护区与湿地公园空间分布差异

以等降水线、地表径流和干湿度地区为参考因子,讨论中国湿地保护区和湿地公园的空间分布差异。利用Arc GIS软件,分析中国湿地保护区和湿地公园密度分布相关性,计算两者重叠和互补性;通过基尼系数和综合密度等指数,在八大经济区域尺度上,比较湿地自然保护区和湿地公园空间分布的均衡程度。在年降水量为600~800 mm的区域,湿地保护区和湿地公园的数量最多;湿地保护区和湿地公园都趋向河流分布,湿地保护区距离河流更近;半湿润区湿地保护区数量和面积都最大,湿地公园面积都很小。湿地保护区和湿地公园平均核密度为0.49×10-4个/km2和0.45×10-4个/km2,二者的分布密度不相关(r=0.31)。湿地保护区和湿地公园空间的最邻近距离指数都小于1,呈现聚集分布。在区域尺度上,湿地保护区和湿地公园基尼系数分别为0.93和0.98,各经济区域之间综合密度分布差异较大。湿地保护区主要分布在有重要湿地资源的中国东北、东南和西南等地区,在湿地保护生态系统中发挥主要作用;而湿地公园多分布在经济发展较快的北部沿海和东部沿海地区,更贴近人类生活,有效补充了湿地保护区的不足。     

南海北部神狐海域天然气水合物差异性分布的控制因素

南海北部陆坡区具备天然气水合物形成聚集的地质条件,神狐海域的海底沉积层温度和压力条件符合水合物成藏的要求;源岩生烃潜力巨大且烃类运移条件良好,可以为水合物成藏提供充足的气源和通畅的运移通道。然而,钻探结果揭示了神狐海域天然气水合物在相似地质背景地区聚集分布的差异性,其机理及控制因素并不清楚。基于研究区8口钻探井的成藏地质条件,综合对比分析了成功获取及未获取水合物站位处的地震、测井、钻井、地球化学等数据,并以此探究南海北部神狐地区天然气水合物分布不均匀性的控制和影响因素。     

一种阵列式海洋磁力测量系统

基于多台海洋磁力仪、测深仪和GPS,研制了数据合成器、水下拖体、电源适配器、数据收录兼导航软件,最终构建了一种阵列式海洋磁力测量系统。该阵列式海洋磁力测量系统具备3个磁力仪通道,动态噪声≤0.3n T p-p,采样率为10Hz,水下部分总重量≤95kg,配迫降翼后入水深度可达22m。该阵列式磁力测量系统曾被应用于董家口港区某锚地的未爆炸物探测,最终确定了多个疑似物位置。     

基于钻孔雷达的透明工作面构建方法

煤岩界面的高精度探测是构建智能开采三维地质模型的关键难点。提出利用煤矿井下顺层孔实施单孔反射雷达,联合多孔探测结果构建区域煤岩界面地质模型实现透明工作面的方法。对单孔雷达数据,利用巷道波同相轴斜率计算煤层雷达波速度,采用空间约束偏移成像实现煤层顶/底板反射界面精准归位。形成3种匹配实际开采的透明工作面构建模式:回采前长钻孔模式、回采中短钻孔模式和联合模式。在山西某矿31004工作面对回采中短钻孔模式进行试验性应用,基于钻孔雷达构建的工作面地质模型与原始地质模型相比,局部信息刻画更精细,顶、底界面及煤厚与实际数据误差分别小于0.57、0.54、0.30 m。结果表明:钻孔雷达能高精度探测煤厚与顶、底界面,可实现透明工作面的构建。      

辽西牛营子凹陷北票组烃源岩生物标志化合物特征——以辽凌地1井为例

采用气相色谱、气相色谱-质谱技术,研究了辽西牛营子凹陷辽凌地1井1527.91~1722.78 m(未见底)北票组烃源岩的生物标志化合物特征,剖析其沉积环境、有机质生源、有机质热演化程度等方面的信息. 牛营子凹陷北票组烃源岩样品的正构烷烃相关参数间接表征烃源岩成熟度较低,多为未成熟-低成熟阶段;有机质输入以陆源输入为主,有部分低等生物输入; Pr/Ph值主要介于0.94~5.01之间,平均为3.40,具有典型煤系地层有机质特征,形成于偏氧化性环境; C₂₄TeT/C₂₆TT-(C₂₀ +C₂₁)TT/(C₂₃+C₂₄)TT值整体偏高,指示一种高等植物来源; C₂₄-四环二萜/C₂₆三环萜烷比值分布于1.15~5.28,平均值为2.76,表明其陆源高等植物贡献较为充足;伽马蜡烷指数分布在0~0.04,平均值为0.02,反映当时的沉积环境为淡水环境;在m/z217质量色谱图中样品甾烷呈现C₂₉甾烷占优势的反"L"型,表示为高等植物输入占绝对优势. 综合研究认为牛营子凹陷北票组烃源岩形成于淡水的偏氧化性环境,具有典型煤系地层有机质特征,有机质来源为陆源高等植物贡献,具有油气勘探前景.     

Estimation Algorithms of Methane Sorption Capacity of the Longmaxi Marine Shale in South China

<正>Shale gas is one of the most promising unconventional gas systems.The shale is both the source of,and the reservoir for,natural gas,which is derived from the organic matter within the shale through biogenic and/or thermogenic processes.Natural gas storage in shale differs significantly from conventional gas reservoirs and may be composed of free compressed gas,sorption gas and     

河西地区NDVI变化及其对气温和降水的响应

针对不同地区植被变化对气温和降水的响应不一致的现象,该研究基于MODIS-NDVI遥感影像及同期33个气象站点数据,采用斜率分析和相关分析等方法,探究了河西地区2000-2017年生长季植被覆盖的年际和年内变化及其与气候因子的关系.结果表明:河西地区生长季NDVI的总体水平偏低,空间上由东南向西北逐步递减;近18年,河西地区NDVI的趋势变化为整体增加,增加速率为0.022/(10 a).年尺度上,河西地区NDVI变化与气温相关性较小,主要受降水影响,86.80％的区域与降水呈正相关.月尺度上,植被覆盖随温度升高而逐渐增加,20℃时趋于最大;月降水量在0～60 mm之间时,NDVI随降水量增大而快速增加;超过60 mm后,则稳定在0.16左右.河西地区植被对降水的响应存在2个月滞后性,而与气温则无明显时滞性.     

一阶速度-应力双相介质方程逆时偏移及GPU加速实现

实际地下储层是含流体的双相介质,常规的弹性波叠前逆时偏移多基于单相介质理论,不能充分考虑地层中的双相介质对地震波场的影响。为研究双相介质中地震波传播对逆时偏移结果的影响,基于Biot的双相介质理论实现了一阶速度-应力双相介质方程的逆时偏移,并基于CUDA实现了双相介质方程逆时偏移的GPU加速。模型实验结果表明,在含流体的双相介质中,双相介质方程逆时偏移的结果比弹性波方程和声波方程的结果更接近真实的构造形态,同时与基于CPU的双相介质逆时偏移相比,基于GPU的逆时偏移可达到27倍的加速比。因此基于GPU加速的双相介质逆时偏移不仅能够实现对双相介质地层的精确偏移成像,而且能够有效提高逆时偏移的计算效率。