Magnetohydrodynamics (MHD) numerical simulations on the interaction of the solar wind with the magnetosphere: A review

The magnetosphere is the outermost layer of the geospace, and the interaction of the solar wind with the magnetosphere is the key element of the space weather cause-and-effect chain process from the Sun to Earth, which is one of the most challenging scientific problems in the geospace weather study. The nonlinearity, multiple component, and time-dependent nature of the geospace make it very difficult to describe the physical process in geospace using traditional analytic analysis approach. Numerical simulations, a new research tool developed in recent decades, have a deep impact on the theory and application of the geospace. MHD simulations started at the end of the 1970s, and the initial study was limited to two-dimensional (2D) cases. Due to the intrinsic three-dimensional (3D) characteristics of the geospace, 3D MHD simulations emerged in the 1980s, in an attempt to model the large-scale structures and fundamental physical processes in the magnetosphere. They started to combine with the space exploration missions in the 1990s and make comparisons with observations. Physics-based space weather forecast models started to be developed in the 21st century. Currently only a few space-power countries such as USA and Japan have developed 3D magnetospheric MHD models. With the rapid advance of space science in China, we have developed a new global MHD model, namely PPMLR-MHD, which has high order spatial accuracy and low numerical dissipation. In this review, we will briefly introduce the global 3D MHD modeling, especially the PPMLR-MHD code, and summarize our recent work based on the PPMLR-MHD model, with an emphasis on the interaction of interplanetary shocks with the magnetosphere, large-scale current systems, reconnection voltage and transpolar potential drop, and Kelvin-Helmholtz (K-H) instability at the magnetopause.     

吉林省双阳水库灌区灌溉水源置换可行性研究

双阳水库供水为优先满足城区需求和农业可持续发展,其水库灌区需进行灌溉水源置换。基于时序分析与回归分析的迭合模型模拟预测双阳水库来水量和区间降水量,并采用迦辽金有限单元数值差分法对区间地下水系统进行模拟求解,计算结果表明,新条件下灌区可能获得的水资源量为4 026.6×104m3/a;大于总需水量3 314.6×104 m3/a;从资源承载力的角度看,水源置换是可行的。对区内现状及规划中的取供水工程分析计算可知,灌区工程供水能力可达3 536.0×104 m3/a,大于总需水量;从工程承载力的角度看,水源置换亦是可以实现的。同时注意到,即使在水源置换以后,灌区的水供应对双阳水库的依赖程度仍然很高,如果水库对城区的供水量大幅增加,则灌区在置换后建立的水资源平衡将可能被打破。     

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674987111000168

Actual granitoid analytical data of 767 composited samples are presented here.The data source is 6080 samples collected mainly from 750 large- to middle-sized granitoid bodies across China. Data from the composited samples,which includes that of 70 elements,is analyzed according to geological age—Archeozoic(Ar),Proterozoic(Pt),Eopaleozoic(Pz_1),Neopaleozoic(Pz_2),Mesozoic(Mz), and Cenozoic(Cz)—and three major compositional varieties,e.g.alkali-feldspar granite,syenogranite and adamellite.Petrochemical pa...     

粗粒沉积及其储层表征的发展历程与热点问题探讨*

随着全球化石能源消费的不断增长,常规砂岩与碳酸盐岩大中型油气田的勘探举步维艰,砂砾岩这种粗粒沉积的特殊油气藏再次走进勘探家的视野。近年来,中国砂砾岩储集层展现出巨大的油气潜力,尤其是新疆准噶尔盆地玛湖大型砾岩油藏的发现,亟待开展针对性的研究。作者梳理了全球粗粒沉积研究的发展历程,将其划分为: 概念形成的萌芽(1885-1947)、成因分析的快速发展(1948-1987)以及理论形成的工业应用(1988至今)3个主要阶段,每个阶段均表现为科学家对粗粒沉积的热点与瓶颈问题进行了聚焦分析与探讨,由实际现象或油气田的发现引发出问题,开展成因探讨,形成理论后再指导实践的科学发展过程。综合每个阶段的研究主题以及代表性文章和事件,并结合作者长期研究过程中的思考,提出了当前粗粒沉积所面临的关键性热点问题与今后研究方向的建议,主要包括: 古地形特征与坡度、沉积成因机制、相带与微相划分、水槽模拟实验、砾岩成岩作用、测井解释瓶颈、地震处理与解释以及定量地质知识库建立的需求等。     

华南诸广山岩体中段岩脉40Ar-39Ar年龄及与铀成矿关系

诸广山岩体中段鹿井地区矿床周边常有花岗斑岩脉及煌斑岩脉等晚期岩脉产出。钾长石40Ar-39Ar同位素年代学测试结果表明,花岗斑岩脉与煌斑岩脉侵位年龄分别为116.24±0.49 Ma和128.27±0.86 Ma,是早白垩世地壳伸展的岩浆响应。岩脉记录的岩浆活动时代与鹿井矿田铀成矿作用时代具有较好的对应关系。花岗斑岩脉与铀矿石均具有幔源特征,表明以花岗斑岩为代表的酸性岩浆在为铀矿化提供热源的同时可能还提供了部分成矿物质。在铀成矿作用过程中,以煌斑岩为代表的基性岩浆为铀成矿作用提供了热源、矿化剂、流体及动力条件等有利条件。     

基于遥感解译的中国农房空间分布特征分析

中国农房分布研究是乡村振兴的基础性工作之一。本文利用Mask R-CNN深度学习框架,采用亚米级遥感影像,基于中国各省农房的人文地理特征,分省训练出适用于本地的农房遥感解译模型,共识别1484个县的1.54亿栋农房,总建筑面积达298.2亿m²,创建出以单体农房为基础的多尺度中国农房数据库。本文分别以县域、镇域和聚落为单元进行农房密度分析：县域单元的农房密度呈现“东密西疏”的分布特征,与胡焕庸线揭示的人口分布格局相符;镇域单元的农房密度沿三大地形阶梯自西向东递增,分布从集中走向平均,与农业区划的农业生产力、地形地貌特征高度耦合;聚落单元的农房分布则呈现“南密北疏”特征形态,与气候条件、地形地貌、人均耕地等相关联。中国农房数据库的建设将为“可计算的”乡村研究奠定基础。     

泥河湾盆地上新世末期植被与气候变化的孢粉学记录

泥河湾盆地沉积巨厚的上新世末至晚更新世的河湖相、湖沼相地层,是进行上新世至更新世环境变化研究的理想区域。本研究选择泥河湾盆地郝家台NHA钻孔的上新统稻地组顶部厚19.2 m,深度为15600~17520 cm,通过对其岩性段97个孢粉和粒度分析,探讨了该地区上新世末期植被及气候变化特征。根据已有古地磁及地层对比,采样地层的年代为2.92~2.56 Ma。分析结果显示,该时段植被及气候变化可划分为4个阶段：阶段1（2.92~2.82 Ma）,松属花粉含量多高于30%,云杉属多低于20%;阔叶乔木约13%,为研究段最高;草本植物以蒿属、藜科为主,含量均在10%~20%之间,指示采样点周边应以阔叶林和松林为主,山地云杉林存在,气候较温暖湿润。阶段2（2.82~2.71 Ma）,云杉属花粉含量明显上升,最高达90%,蒿属和藜科花粉比例也增加明显,最高可达80%,为研究段最高值;松属花粉含量明显降低,多低于10%;阔叶树木的花粉减少至5%以下,表明在此期间气候总体趋于变冷变干,且气候变化剧烈,林线下降,周边植被以云杉林或草原为主。阶段3（2.71~2.66 Ma）,松属花粉含量明显上升,达40%以上,云杉属含量总体下降,多低于30%;阔叶乔木少见;蒿属、藜科含量低于10%;蕨类孢子约11%,达到整段最高值,指示气候转暖湿,周边植被以松林为主,云杉林退至山地,但阔叶树花粉含量较低,显示温暖程度低于阶段1。阶段4（2.66~2.56 Ma）,云杉属花粉占绝对优势,多高于80%,松属多低于10%;阔叶乔木近乎消失,暗针叶林扩张,气候进一步变冷,进入更新世的冰期环境。由此可见,上新世末期（2.92 Ma以来）至更新世的气候变化存在明显的2个暖期和2个冷期。其中研究段代表寒冷气候的云杉属花粉高含量阶段与深海氧同位素代表寒冷的MIS 102、MIS 104、G2、G6和G10阶段有较好的对应关系。

     

Alkaline protease production by a strain of marine yeasts

Yeast strain 10 with high yield of protease was isolated from sediments of saltern near Qingdao, China. The protease had the highest activity at pH 9.0 and 45℃. The optimal medium for the maximum alkaline protease production of strain 10 was 2.5 g soluble starch and 2.0 g NaNO3 in 100 mL seawater with initial pH6.0. The optimal cultivation conditions for the maximum protease production were temperature 24.5 ℃, aeration rate 8.0 L min^- 1 and agitation speed 150 r min^-1 . Under the optimal conditions, 623.1 Umg^-1 protein of alkaline protease was reached in the culture within 30 h of fermentation.     

中温带气候区花岗岩风化剖面元素地球化学特征及其环境意义

岩石风化是地球关键带中重要的地质过程,对环境变化具有重要的指示意义。不同气候区岩石风化过程具有其特殊性,本文选取位于中温带气候区的哈尔滨英杰花岗岩风化剖面为研究对象,通过元素地球化学特征分析,揭示岩石风化程度及元素迁移富集规律,并结合磁化率和色度指标,对其风化环境进行探讨。结果表明,研究区剖面整体化学风化程度较低（CIA值为56~68）;Ca、Na、K等活动性较强元素随风化作用的进行表现为明显亏损;高场强元素与轻稀土元素也表现出较强的活动性,揭示了即使在中低等程度的化学风化下稳定元素也容易迁移。Si/Al和Ti/Al比值指示半风化层和腐泥岩层为原位风化产物,而顶部的氧化土层则可能受外来物质的影响。化学风化表现为自下而上逐渐减小的特征,这种异常的风化规律是由后期物理风化对其原有化学风化的叠加改造所致。对风化环境的多指标分析表明,在风化剖面形成后,区域气候逐渐变干,化学风化向物理风化转变,温差风化及冰劈作用形成大量裂隙导致原有的风化剖面被改造,并最终形成了研究区独特的风化模式,这为解释中温带气候区干冷环境下花岗岩风化特征提供了新的思路。