华南壳幔结构与动力学的宽频地震观测研究

了解华南各岩石圈块体壳幔结构和各向异性方面的差异是揭示华南深部构造演化的基础。本文利用布设于华南的两条宽频地震测线观测数据,采用多种地震学方法对华南的地壳上地幔结构和各向异性进行了研究。接收函数结果表明,华南地区地壳厚度和岩石圈厚度都较薄,地壳厚度自东南沿海向西北内陆增厚,扬子克拉通的泊松比(波速比)低于华夏块体,表明扬子克拉通地壳较华夏块体更偏长英质。约北纬29°以北的扬子克拉通地幔转换带厚度明显增厚,可能是由地幔转换带底部停滞的冷的古太平洋板片或中生代克拉通碰撞残留造成的。层析成像结果显示华南上地幔具有很强的横向差异性,上地幔中的强烈低速异常体可能对应了晚中生代发生广泛岩浆作用时的岩浆房和岩浆通道。台湾下方的上地幔存在南北横向差异明显的高速异常,分别对应台湾南部向东俯冲的欧亚板块及台湾北部向北俯冲的菲律宾海板块。俯冲的欧亚板块在台湾南部是连续的,而在台湾中北部,由于与菲律宾海板块的相互作用,俯冲的欧亚板块被折断。剪切波分裂结果显示,以江绍断裂为界,华夏块体与扬子克拉通的岩石圈地幔各向异性存在明显的横向变化,表明两者的构造演化过程有显著差异。     

A modeling study of effective radiative forcing and climate response due to tropospheric ozone

This study simulates the effective radiative forcing(ERF) of tropospheric ozone from 1850 to 2013 and its effects on global climate using an aerosol–climate coupled model, BCC AGCM2.0.1 CUACE/Aero, in combination with OMI(Ozone Monitoring Instrument) satellite ozone data. According to the OMI observations, the global annual mean tropospheric column ozone(TCO) was 33.9 DU in 2013, and the largest TCO was distributed in the belts between 30°N and 45°N and at approximately 30°S; the annual mean TCO was higher in the Northern Hemisphere than that in the Southern Hemisphere;and in boreal summer and autumn, the global mean TCO was higher than in winter and spring. The simulated ERF due to the change in tropospheric ozone concentration from 1850 to 2013 was 0.46 W m~(-2), thereby causing an increase in the global annual mean surface temperature by 0.36℃, and precipitation by 0.02 mm d~(-1)(the increase of surface temperature had a significance level above 95%). The surface temperature was increased more obviously over the high latitudes in both hemispheres, with the maximum exceeding 1.4?C in Siberia. There were opposite changes in precipitation near the equator,with an increase of 0.5 mm d~(-1)near the Hawaiian Islands and a decrease of about-0.6 mm d~(-1)near the middle of the Indian Ocean.     

利用地形正规化校正反立体现象

影像目视判读常会遇到山脊与沟谷的凹凸感与现实相反的反立体现象。消除反立体现象,能有效提高非专业人员对遥感影像的正确使用。立足于反立体现象的成因,本文采用地形正规化模型来校正影像的反立体现象,推导出Lambertian、Cosine-Civco、c校正、b校正这4种地形正规化模型的反立体校正式;对这4种地形正规化模型的反立体校正效果进行了对比,并且与其他5种校正法也进行了对比。通过3个实验区的校正发现,这4种地形正规化模型均能校正反立体现象,但校正影像存在色调偏差;Lambertian、Cosine-Civco的反立体校正影像立体感较强,但影像色调改变较大,视觉效果偏差;c校正、b校正的校正影像在视觉效果和定量指标上都比较接近,基本保持地物光谱信息,校正效果相对较好。从定量指标来看,b校正的反立体校正影像的各指标值整体最小,一定程度代表b校正能取得相对较好的反立体校正效果。与其他方法的对比表明,c校正和b校正的反立体校正不局限于波段个数,在有效消除反立体现象的同时,能相对较好的保留地物光谱信息,有利于影像的定量应用。     

鄂尔多斯盆地晚三叠世延长期古湖盆生物相带划分及地质意义

鄂尔多斯盆地晚三叠世发育大型坳陷型湖盆。湖水的升降影响着湖盆水体面积的大小、深浅以及沉积体系发育分布,进而影响全盆地晚三叠延长统地层生储盖组合的发育特征。通过野外剖面、钻井岩芯中古生物化石的鉴定,结合古生物组合特征对鄂尔多斯盆地晚三叠世湖盆的古生物生态环境进行了恢复。确定鄂尔多斯晚三叠世湖盆是一个最大水深不超过60 m的浅水湖盆,属于温暖潮湿的淡水-半咸水环境。从湖岸到湖心,可以划分为预测古水深1～2 m的河流-沼泽生物相带;预测古水深3～15 m的滨岸-河口三角洲生物相带;预测古水深15～35 m的浅湖生物相带;预测古水深在35～60 m范围的半-深湖生物相带。这些生物相带的划分,为恢复鄂尔多斯盆地晚三叠世时期的岩相古地理奠定了基础,为盆地延长组沉积边界、盆地内沉积体系发育展布以及沉积相带的划分提供了坚实的地质依据,具有理论与实际意义。     

中国大陆降水时空变异规律——Ⅲ. 趋势变化原因

中国大陆现代降水表现出若干长期变化特征,对现代降水趋势性变化的原因,目前还没有很好了解。结合多种资料分析以及前人研究成果,对中国大陆近几十年降水变化趋势的原因进行了探讨,得到以下初步认识:① 现代降水量变化趋势具有明显的地域性差异,全国平均没有表现出显著增加或减少的长期变化,但强降水事件频率和降水量出现明显增多,而小雨事件特别是痕量降水事件显著减少。② 再分析资料表明,最近几十年全国水汽净收支量在一定程度上增加了,实际观测资料显示近地面和对流层中下层空气比湿或大气可降水量出现较明显上升趋势。③ 代用资料序列分析显示,全国大部地区近几十年降水变化仍处于晚近历史时期正常自然波动范围内;近百年观测的降水量序列也表明,黄淮海地区降水具有多重时间尺度相互叠加作用特点,低频自然气候变异的影响信号有清晰表现。④ 人类活动引起的大气中温室气体浓度增加对全国或东部季风区现代降水变化影响的信号,目前仍难以识别;区域性近地面风速减弱导致的雨量观测系统偏差以及大范围气溶胶浓度增加,可能是东部季风区大多数台站观测到的强降水事件频率增加和小雨频率显著减少的两个重要原因。⑤ 主要与城市化影响相关的地面观测资料系统偏差,可以部分解释现有分析表明的短历时强降水事件频率和累计降水量增加现象,同时也很可能是城市台站小雨和痕量降水事件频率明显下降的另一重要原因。     

横向振动格栅紊流紊动特性试验

建立了一套大尺度格栅紊流试验系统,格栅进行有别于传统垂向模式的横向振动,采用粒子图像测速技术(Particle Image Velocimetry,PIV)测量流速。对瞬时流速的检验表明,该系统产生的紊流场具有较强的随机性和统计规律性。均方根流速在格栅片附近变化较大,在两片格栅中间处趋于稳定,纵向均方根流速明显大于垂向均方根流速,二者比值在1.5~2.0之间,接近天然明渠紊流。雷诺应力在距格栅越近处波动越大,随着距格栅距离的增加而减小,至两片格栅中间处雷诺应力基本为0。时间和长度积分尺度在格栅片处最小,随着距格栅距离的增加而线性增加,至两片格栅中间处达到最大值。流速能谱呈现Kolmogorov理论的-5/3次方规律。本系统生成的紊流场的统计规律与传统的垂向振动格栅紊流较为一致,但纵向和垂向的紊动强度更接近实际,为后续紊流中泥沙和污染物等运动机理的研究奠定了基础。     

河南义马地区页岩气储层孔隙非均质性

运用高压压汞、液氮吸附及渗透率测试等实验,利用极差、突进系数、变异系数等参数,表征煤系页岩孔渗特征及孔隙层间非均质性,分析孔隙层间非均质性主控因素。结果表明:河南义马地区上、下石盒子组泥页岩微孔与小孔较为发育,山西组大孔较为发育,分别提供了气体吸附附着面积和储存运移空间;上石盒子组孔容与孔径相对偏差最小,孔隙分布均匀,山西组比表面积相对偏差最小,表面积分布均匀;随围压增大,渗透率不断降低,且满足负指数相关关系;渗透率级差、突进系数和变异系数显示下石盒子组渗透率非均质性较弱,山西组渗透率非均质性很弱,更易于压裂开发。非均质性宏观上主要受沉积物质组成和构造改造作用影响,微观上受成岩演化影响。     

仿生高效切削齿试验研究

在仿生高效耐磨理论的指导下,以鼹鼠爪趾为仿生原型,引入了其经长期进化而具有的高效、耐磨的特性。选用CVD多晶金刚石为切削齿的切削单元,采用真空热压烧结工艺制备仿生高效切削齿,并将其与常规PDC齿、仿生PDC齿的耐磨性和切削效率进行对比试验,结果显示：仿生高效切削齿的耐磨性较常规PDC齿提高23%;切削效率较常规PDC齿提高1.49倍,较仿生PDC齿提高48%。初步证明了仿生高效切削齿工艺的可行性,为下一步高效切削钻头的研究奠定了坚实的基础。