Comprehensive Marine Observing Experiment Based on High-Altitude Large Unmanned Aerial Vehicle(South China Sea Experiment2020 of the “Petrel Project”)

In collaboration with 12 other institutions, the Meteorological Observation Center of the China Meteorological Administration undertook a comprehensive marine observation experiment in the South China Sea using the Yilong-10 high-altitude large unmanned aerial vehicle(UAV). The Yilong-10 UAV carried a self-developed dropsonde system and a millimeter-wave cloud radar system. In addition, a solar-powered unmanned surface vessel and two drifting buoys were used. The experiment was further supported by an intelligent, reciprocating horizontal drifting radiosonde system that was deployed from the Sansha Meteorological Observing Station, with the intent of producing a stereoscopic observation over the South China Sea. Comprehensive three-dimensional observations were collected using the system from 31 July to2 August, 2020. This information was used to investigate the formation and development processes of Typhoon Sinlaku(2020). The data contain measurements of 21 oceanic and meteorological parameters acquired by the five devices, along with video footage from the UAV. The data proved very helpful in determining the actual location and intensity of Typhoon Sinlaku(2020). The experiment demonstrates the feasibility of using a high-altitude, large UAV to fill in the gaps between operational meteorological observations of marine areas and typhoons near China, and marks a milestone for the use of such data for analyzing the structure and impact of a typhoon in the South China Sea. It also demonstrates the potential for establishing operational UAV meteorological observing systems in the future, and the assimilation of such data into numerical weather prediction models.     

分形几何在岩土力学研究中的过去、现在与未来

首先简略地介绍了分形几何理论及其方法。从岩土材料结构的定量描述、流体在岩土体中的渗流问题、岩土材料强度的分形模型和分形空间的力学特征四个方面叙述了分形理论在岩土力学研究中取得的成果及应用。指出只有将岩土力学系统在欧氏空间的各种基本变量、原理和方法向分形空间推广和拓展,才能产生对岩土材料非线性力学行为的新认识,这也是分形理论在岩土力学研究中进一步深化的基础。     

含超轻元素Be矿物的电子探针定量分析——测试条件的约束

铍（Be）是战略性资源,属于关键金属。Be在电子探针（EMPA）可分析的元素范围内属于最难测准的一个元素。难测准的原因在于Be属于超轻元素,其特征X-射线不但信号弱、能量低,而且易受其他元素强烈吸收效应的影响,因此硬件上需要EMPA配置大面网间距的特殊分光晶体。而不同厂家不同大面网间距分光晶体配置的EMPA在铍矿物的测试条件存在明显差异,即使同一EMPA测试不同Be矿物分析条件也不一致。尤其是占据国内市场主流的JEOL电子探针目前也只尝试分析过绿柱石一种Be的矿物。本文利用配置LDE3H分光晶体的JXA-8100（JEOL）电子探针,对除绿柱石之外的金绿宝石、硅铍石、硼铍石和锌日光榴石四种Be矿物开展了Be等元素最佳定量分析方法的研发。通过不同铍矿物的全元素扫描,发现与CAMECA电子探针不同,JEOL电子探针不存在Be_Kα峰被Si_L2,3,M1峰干扰问题。同时发现每种含Be矿物Be_Kα峰位存在不同程度的漂移现象,并结合原子轨道杂化及吸收效应等理论对该现象进行了合理的解释。在此基础上,建立起配置LDE3H分光晶体的JEOL电子探针定量分析金绿宝石、硅铍石、硼铍石和锌日光榴石不同Be矿物中Be等元素含量的有效方法。该Be矿物原位分析方法的探索,不仅为JEOL EMPA用户提供Be矿物分析的成熟经验,也必将为铍资源的相关研究和找矿勘查提供有力的技术支撑。

     

基于无人船的水质监测及控制系统设计

针对执行水质监测任务过程中固定浮标监测站单点监测存在局限性、船载观测人员取样耗时耗力等问题,本文设计了一种搭载多点、分层自动采水取样装置的智能无人船水质监测系统,可实现目标水域的多点、分层连续水质数据测量及取样。该智能无人船具备基于快速随机树(Rapid Random Tree)算法的自主避障和快速路径规划功能,解决了现有无人船技术存在的多障碍自主路径规划难等问题。同时,本设计结合了ARM9控制芯片、M5310无线传输模块,通过可视化的显示界面和远程WEB访问的功能,大大提升了科研人员及时处理特殊情况便捷性。通过实验测试及比对分析,证明本设计具有智能高效、稳定可靠等优点,能够满足职能部门对于水质监测工作的需要。     

二维黄金分割法在抗滑桩截面优化设计中的应用

在对抗滑桩截面宽度和截面高度与抗滑桩费用之间的关系进行综合讨论分析的基础上,引入二维黄金分割法与计算机编程方法,编制了专门的计算软件对抗滑桩截面进行优化设计,以实现满足抗滑要求的前提下使单抗滑桩工程总费用达到最低的优化目的.在三峡库区某工程的实例应用表明,该方法具有良好的社会经济效益,对滑坡的治理设计具有较重要的实际应用价值.     

中国积雪资源时空演变特征及其旅游开发关键区识别

积雪资源深刻影响着滑雪旅游的发展与布局,刻画中国积雪资源时空特征,识别旅游开发关键区,对中国冰雪旅游高质量发展具有重要意义。本文通过Mann-Kendall突变检验、热点分析、重要-感知实绩分析（IPA）等方法刻画中国1979—2020年积雪资源时空演变特征,构建资源稳定性-旅游开发适宜性指标体系,识别中国滑雪旅游开发关键区。结果表明：(1)中国积雪资源过去40年变化可划为3个阶段,1980—1995年（Ⅰ）积雪资源下降,1995—2010年（Ⅱ）增加,2010—2020年（Ⅲ）下降。在空间上,变化面积呈现Ⅰ-Ⅱ（33.2%）>Ⅱ-Ⅲ（31.1%）>Ⅰ-Ⅲ（29.3%）的特征;(2)中国积雪资源在月尺度上,1—3月（Ⅰ）积雪资源基本维持稳定,3—10月（Ⅱ）显著下降,10—12月（Ⅲ）恢复。在空间上,变化面积呈Ⅰ-Ⅲ（30.3%）>Ⅱ-Ⅲ（28.3%）>Ⅰ-Ⅱ（26.8%）的变化规律;(3)中国境内滑雪旅游开发极关键区面积占比为4.90%、关键区为11.69%、一般区为31.57%、不关键区为25.73%、极不关键区为26.11%,总体来看中国境内85%的区域不...     

2006-2015年成都市区域性暴雨统计分析及其大尺度环流背景

利用2006~2015年成都地区国家站及区域站20时~20时24小时地面实况降雨量资料、常规观测资料、NCEP1°×1°再分析资料对成都市区域性暴雨进行统计分析,得出:这一时期成都地区共有43例区域性暴雨发生,次数最多的是在2013年,发生季节以7月为最多(占总次数的49%)。根据区域性暴雨影响系统的不同,将其简单分为3种类型,分别是:低涡型、高空槽和切变线型、副热带高压边缘型。3种类型暴雨的发生次数、持续时间均有不同,暴雨次数所占比例分别为40%、46%、14%,持续时间大多为1天。同时选取3个历史个例分析了不同类型区域性暴雨的大尺度环流背景特征。     

塔里木陆块西北缘萨热克砂岩型铜矿床构造-流体演化对成矿的制约

塔里木陆块西北缘萨热克砂岩型铜矿床构造演化、流体演化与成矿之间具有密切关系,处于一个统一系统中。矿床成岩期方解石中包裹体水的δD值为-65.3‰~-99.2‰,改造成矿期石英包裹体水的δD值为-77.7‰~-96.3‰,成岩成矿期成矿流体δ~(18)OH_2O变化范围为-3.22‰~1.84‰,改造成矿期成矿流体δ~(18)OH_2O变化范围为-4.26‰~5.14‰,指示萨热克铜矿成岩期、改造期成矿流体主要为中生代大气降水及其经水岩作用而成的盆地卤水。矿石中辉铜矿δ~(34)S值为-24.7‰~-15.4‰,指示硫主要源自硫酸盐细菌与有机质还原,部分源于有机硫。构造与成矿流体演化对砂岩铜矿成矿起关键制约作用。盆地发展早期强烈的抬升运动使盆地周缘基底与古生界剥蚀,为富铜矿源层的形成提供了丰富物源,至晚侏罗世盆地发展晚期,长期演化积聚的巨量含矿流体在库孜贡苏组砾岩胶结物及裂隙中富集,在萨热克巴依盆地内形成具有经济意义的砂岩型铜矿床。     

中国东北中生代构造体制与区域成矿背景: 来自中生代火山岩组合时空变化的制约

本文系统总结了东北地区中生代火山岩的年代学、岩石组合及其时空分布规律,以便对环太平洋构造体系和蒙古——鄂霍茨克构造体系中生代的演化历史及其东北地区中生代区域成矿背景给出制约。基于火山岩中锆石U——Pb定年结果,东北地区中生代火山作用可划分成六期:晚三叠世(200～228Ma)、早——中侏罗世(173～190Ma)、中——晚侏罗世(158～166Ma)、早白垩世早期(138～145Ma)、早白垩世晚期(106～133Ma)和晚白垩世(88～97Ma)。晚三叠世火山作用主要分布在吉黑东部和小兴安岭——张广才岭地区,前者为A型流纹岩,后者为双峰式火山岩组合,它们共同揭示了古亚洲洋最终闭合后的伸展环境;早——中侏罗世火山岩主要分布在吉黑东部、小兴安岭——张广才岭和额尔古纳地区,吉黑东部和额尔古纳地区早——中侏罗世钙碱性火山岩的存在分别标志着古太平洋板块和蒙古——鄂霍茨克洋板块俯冲作用的发生,而小兴安岭——张广才岭早——中侏罗世火山岩则以双峰式火成岩组合为特征,反映了双向俯冲的弧后伸展环境;中——晚侏罗世和早白垩世早期火山岩主要分布在松辽盆地以西和冀北——辽西地区,前者为碱性——亚碱性的过渡系列,主要由玄武粗安岩、粗安岩和少量粗面岩组成,后者为A型流纹岩或碱性流纹岩组成,这些火山岩形成于加厚陆壳的坍塌或拆沉阶段;早白垩世晚期火山岩广泛分布于东北地区,吉黑东部为钙碱性火山岩组合,而松辽盆地和大兴安岭地区则主要为双峰式火山岩组合,前者标志着古太平洋板块的俯冲,后者与早期加厚陆壳的拆沉和/或类似弧后的伸展环境有关;晚白垩世火山岩主要分布在吉黑东部和陆内,前者为钙碱性火山岩组合,后者为碱性玄武岩,反映了来自东部环太平洋构造体系的俯冲作用。综合上述中生代火山岩的岩石组合及时空分布特征,可以判定:1)环太平洋构造体系对东亚大陆下的俯冲始于早侏罗世,中生代期间存在早侏罗世、早白垩世晚期和晚白垩世三次俯冲事件,其影响的空间范围主要在松辽盆地及其以东地区,陆缘和古俯冲带是寻找斑岩型矿床的有利场所,而陆内的伸展区域主要与浅成低温热液矿床有关;2)蒙古——鄂霍茨克构造体系经历了中生代早期的俯冲事件和中侏罗世及早白垩世早期两次陆内推覆事件,其影响的空间范围主要在松辽盆地以西地区和华北地块北缘,中生代早期的俯冲事件主要与活动陆缘背景下的斑岩型矿床关系密切,而晚侏罗世和早白垩世两次与加厚陆壳拆沉有关的伸展背景有利于多金属矿床的形成。     

阿尔泰可可托海伟晶岩中弧形石英白云母层的成因及意义

石英白云母层时常紧贴伟晶岩侵入体的边界出现且平行边界延伸。但是在新疆阿尔泰可可托海伟晶岩型稀有金属矿区伟晶岩体中石英白云母层出现了三种不同类型的弧形起伏,这些弧形形态仅用矿物的定向生长是难以解释的。弧形石英白云母层具有统一的"背地性"指向(弧形凸起顶端一律朝上)并且越靠近伟晶岩侵入体的顶部弧形凸起越明显,在侵入体侧部边界的石英白云母层不存在弧形凸起形态。这些形态特点与浮力作用下形成的形态具有可比性,暗示浮力与弧形石英白云母层间存在密切的成因联系。石英白云母层与石英钠长石层的间隔出现指示伟晶岩浆中挥发分含量的周期性增加。挥发分含量的周期性增加导致了挥发分不断加入未固结的剩余岩浆中并向伟晶岩体顶部上升,逐步在伟晶岩侵入体的顶部形成了弧形石英白云母层。弧形石英白云母层的大量出现不仅说明伟晶岩侵入体规模较大,也暗示存在有利的挥发分保存环境,对伟晶岩型稀有金属矿产的形成和稀有金属找矿预测起到非常重要的作用。