一种新的物理耗散技术及其在中尺度数值天气预报模式中的应用

从统计物理学角度看, 大气属自由度极大的多体系统, 必然服从热力学第二定律. 根据热力学第二定律的约束重构了中尺度模式MM5控制大气运动方程中的摩擦耗散项(水平扩散项), 在数值天气预报模式中合理地引入了非平衡大气中可能发生的不可逆扩散机制. 结果, 一方面, 模式时间积分过程中出现的无天气意义的噪音受到了有效的抑制; 另一方面, 正因为所建议的重构技术是基于物理定律而非出于诸如人工粘性之类的计算考虑, 因此天气预报的准确率亦获得了显著的提高.     

THE MODELING IMPROVEMENT OF HURRICANE ANDREW BY THE TECHNIQUE OF IRREVERSIBLE THERMODYNAMIC OPERATORS

Although incorporating the horizontal diffusion into the atmospheric governing equations is apart of the dynamics of a model,it is based on the computational consideration originally,which isto overcome the nonlinear aliasing or computational instability and smooth the physical fields at thesame time.The generally used forms of the fourth-order diffusion,either linear or nonlinear,however,can not properly describe the real physical diffusion processes and thus affect theaccuracy of forecasting and modeling.In this paper,based on the nature of the physical diffusion.the scheme of horizontal diffusion of the MM5 Version 3 is improved according to the second law ofthermodynamics which controls the irreversable evolutionary direction of a many-body system andthe potential ability of the improvement of the new scheme in modeling accuracy is revealed byintroducing the technique suggested in this paper,via a theoretical case and the computational caseof the hurricane Andrew that landed on Florida in 1992.     

地质工程自动监测硬件系统若干技术问题

地质工程自动监测系统具有监测对象信息变化差异大,监测环境恶劣等显着特点。其硬件系统须具备监测范围广,抗干扰能力强,抗雷击等特殊功能。同时,为了适应现代化工程建设的要求,还应具备先进的智能化和网络化等功能。为此,本文对地质工程自动监测系统的功能和组成、当前的发展趋势及所涉及到一些关键硬件技术问题展开了讨论,着重总结了作者有关地质工程自动监测硬件系统关键技术问题的研究。最后介绍了作者为五强溪水电站边坡工程建立的自动监测系统,以及该系统双端防雷保护和模块化信号调理等难题的解决。     

广元市丘陵地区土地整治潜力调查评价

通过调查3个丘陵区的土地整治情况,按地形、地貌进行土地整治分区,讨论土地整治潜力评价的方法,分别对农用地整治、农村建设用地整治、土地复垦和宜耕后备土地资源开发的建设规模和补充耕地的数量潜力与质量潜力进行分析计算,最后对调查区土地整治综合潜力进行评价。     

神东矿区土壤侵蚀时空特征及驱动力分析

针对神东矿区土壤侵蚀生态破坏及煤炭开采对矿井采区土壤侵蚀的影响问题,该文基于RUSLE模型,提出一种基于矿区和矿井尺度探究矿区土壤侵蚀演变特征并结合地理探测器进行驱动力分析的研究方法。结果表明:(1)矿区尺度上土壤侵蚀呈加重趋势,1989—2019年土壤侵蚀量增加30.28×10~5 t,空间上以微度和轻度侵蚀散布全区,中度和强度侵蚀次之,极强度和剧烈侵蚀最少;(2)矿井尺度上,补连塔、榆家梁矿井受到采矿的负面影响,大柳塔矿井受到生态措施的正面影响,活鸡兔、石圪台矿井受到的负面影响被正面影响消除;(3)各因子对土壤侵蚀的解释力为:坡度>土地利用类型>降雨量>植被覆盖度,因子交互作用的解释力强于单因子,坡度>35°,降雨为416.10～420.69 mm、植被覆盖度为0.5～0.6及未利用地的区域为土壤侵蚀高风险区。该研究方法可摸清矿区的土壤侵蚀变化规律以及矿井受采矿活动的干扰,为矿区实行生态管理提供决策支持。     

基于改进振幅衰减常数的无线电波透视层析成像研究

为提高无线电波透视的探测精度,将改进的振幅衰减常数引入层析成像技术,给出改进的振幅衰减常数表达式,该常数不仅与电导率、介电常数、频率等参数与有关,而且与电磁波入射角度密切相关.基于射线理论采用阻尼约束的代数重建算法(ART)对陷落柱模型进行层析成像模拟,分析对比改进振幅衰减常数与经典振幅衰减常数的绝对衰减层析成像和相对衰减层析成像的反演重建效果.结果表明:改进振幅衰减常数的成像效果显著优于经典振幅衰减常数;绝对衰减层析成像对构造的横向定位较为准确,相对衰减层析成像容易造成真实构造的局部缺失.将改进的振幅衰减常数应用于工作面隐伏陷落柱的实际探测工作,取得了良好的应用效果.     

东北冷涡的结构及其演变特征的个例综合分析

利用NCEP再分析资料、FY-2C、CloudSat云探测卫星和实况观测等资料对2009年6月27—30日出现的东北冷涡的热力动力结构、三维流场和云系演变特征进行了分析,并初步探讨了冷涡的发生、发展机理。结果表明:该冷涡冷心结构最初始于高层,随后逐渐向下伸展。成熟阶段的冷涡,对流层整层为冷心结构,冷中心位于对流层中高层,其上即平流层低层为暖心结构,中心东西两侧上升气流随高度向外倾斜,经向风趋于对称。发展初期温度槽落后于高度槽,且轴线向西倾斜,斜压性特征明显;至成熟阶段,温度中心与高度中心趋于重合,轴线近于竖直,显示出正压的特征;到减弱阶段,由于低层偏北风减弱明显,轴线又略向西倾斜。冷涡云带的产生与低层辐合带密切相关。CloudSat云探测卫星资料分析结果表明,冷涡环流内多中小尺度对流云团发展,且分布极不均匀。此次个例的研究结果揭示出冷涡的形成和发展跟对流层中上层切断低压的生成发展与对应的地面低压逐步耦合的动力学过程紧密相关,其中,冷暖气流呈旋转式下沉和上升,在冷涡中心形成偶极;对流层高层的干冷空气总是沿着等熵面从高层穿越等压面向下侵入到冷涡中心附近,干侵入使冷涡加强发展并维持其冷心结构。干侵入机制实际就是高位涡的侵入和下传,对预报冷涡的发展演变具有重要指示意义。     

苏洼龙水电站坝址区覆盖层砂土液化评价

苏洼龙水电站坝址区覆盖层厚度大,成份复杂,各层位分别获取原状试样困难.利用埋深较浅、易获取原状样层位试验成果。结合野外试验成果,通过分析得出覆盖层不存在砂土液化问题。     

无人机在矿区表土特征及地质灾害监测中的应用

随着无人机的出现和发展,各种传感器的小型化和智能化程度不断提高,装载传感器的无人机成为获得空间数据的高效工具。因其成本低、重访周期短、快速高效、质轻灵活、操作简便、影像获取时空精度高等特点,广泛应用于矿区土地损伤监测。以“无人机(UAV)、反演(Inversion)、土壤监测(Soil Monitoring)、地表塌陷(Surface Collapse)、地裂缝(Ground Fissure)”为关键词,通过总结Web of Science、知网、谷歌学术等检索系统中2010年1月—2021年5月发表的学术论文,对比分析无人机监测技术与其他监测技术的差别,综述无人机监测矿区重金属、土壤含水率、含盐量、地表塌陷、地裂缝及边坡稳定性的一般流程及数据处理方法,并概述无人机在矿区表土特征及地质灾害监测中的应用前景,认为未来可通过集成野外时序跟踪调查、高精度土壤质量监测技术、高空间分辨率无人机监测技术、数字模拟手段和典型工作面的试验监测与分析,研究工作面自开切眼至停采线动态推进中地质灾害与土壤质量演化耦合关系,构建采煤沉陷区土壤质量演化预测理论体系和时序演变模型。从而进一步探讨矿区土壤质量与地质灾害之间的关系,提出减缓、控制及提升矿区土壤质量的措施,为我国煤炭生产基地煤炭资源开采与生态环境的协调可持续发展提供技术支撑。