元古宙真核藻类演化及环境控制因素

宜居地球、地外生命探索以及资源勘查等的需求使真核生物的早期溯源和演化趋势研究成为国际热点。根据已发现实体化石、分子化石和分子钟证据,将元古宙真核藻类演化划分为环境准备(2.45～1.70 Ga)、缓慢发展(1.70～0.80 Ga)、剧烈波动(0.80～0.64 Ga)、快速辐射(0.64～0.54 Ga)四个阶段。元古宙真核生物的出现、演化和辐射进程与地球氧化和极端气候事件(如冰期)的发生具耦合性,表现出早期生命与地球表层环境的协同演化。真核藻类在1.70～0.80 Ga期间的缓慢演化可能与长期较低的大气氧含量(约为现今水平的1%～10%PAL)有关。低的大气-海洋氧化程度不仅限制了真核藻类生存空间,也通过对氮、磷等营养元素的供应约束,限制了真核藻类初级生产力水平。因此,地球表层氧化可能是地球宜居演化,并孕育出真核生物等各种复杂生命的主要原因。从地球系统形成与演变的角度探索生物圈演化或能对生命的过去和未来给出更为可靠的答案。     

红土中细粒状铁锰结核的存在及其对粒度测试的影响

设计了针对红土的两种粒度分析方法,对比分析了铁锰结核对红土粒度分析结果的影响以及加入HCl对铁锰结核与红土粒度测试的影响。结果表明:(1)细粒铁锰结核对粒度测试结果有较大影响,特别是粗粒含量的增加。而盐酸可以有效地与细粒铁锰结核反应,使得粒度测试结果更接近真实值。因此,对于铁锰结核发育的红土层,若需通过粒度来分析其沉积动力特征,其粒度测试的前处理过程加入盐酸是非常有必要的。(2)盐酸的加入对红土中μm的黏土粒组有较大影响,这可能是盐酸与黏土矿物发生了化学反应,使得黏土粒组的相对含量减少。因此,对于铁锰结核发育的红土层,若需要通过粒度分析其风化过程,其前处理应当慎重选择是否加入盐酸。     

辽河三角洲滨海湿地水域初级生产力研究进展

滨海湿地位于海洋与陆地生态系统的交错过渡带,具有极高的生产力和光合固碳效率,是海岸带蓝色碳汇的重要组成部分。滨海湿地生产力不仅由芦苇、翅碱蓬、红树林等陆上植被提供,水体中浮游植物的光合固碳也是提供初级生产力的重要途径。以往较多的调查和研究集中在陆上植被,而对于滨海湿地水域浮游植物和底栖微藻的报道较少。近年来随着各国政府和学者对二氧化碳排放和气候变化的关注,滨海湿地多圈层生态系统的碳循环和碳汇过程成为研究热点,而湿地水域生产力和光合固碳过程作为多圈层碳循环中重要的一个环节亦应受到足够的重视。以中国北方典型的盐沼湿地区域——辽河三角洲滨海湿地为案例,对湿地水域生产力研究进展进行综述,并对其影响因素进行讨论,以期为国家碳循环与碳中和目标调查提供参考资料。     

利用风云3D微波成像仪数据估算北极海冰密集度的精度评价

卷积神经网络（convolutional neural network, CNN）已用于星载全球导航卫星系统反射测量（global navigation satellite system-reflectometry,GNSS-R）海冰检测,其具有数据预处理简单、最大限度保留反射面信息等优势,但已有GNSS-R CNN海冰检测方法研究的数据集时间跨度较小,代表性有限,且未考虑训练集内海水、海冰时延多普勒图（delay-Doppler map, DDM）的比例对方法泛化能力的影响。针对该问题,首先提出一种筛除畸形DDM方法,有效筛除错误数据;然后,设计合适的CNN结构及参数,通过小样本对比实验发现CNN模型在训练集内海水、海冰DDM的比例为1∶1时具有高准确率和最佳泛化能力,并优化数据集选取策略;最后使用2018年全年大样本数据集评估改进的方法在大数据量和大时间跨度时的有效性和可靠性。研究表明,改进的方法通过加强数据质量控制、优化数据集选取策略,提升了CNN海冰检测方法的泛化能力及可靠性,使其更适用于实际应用场景,为海冰消融等研究提供参考。

     

中国沿岸主要验潮站海图深度基准面的计算与分析

全球导航卫星系统干涉反射测量（global navigation satellite system-interferometric reflectometry,GNSS-IR）技术可利用信噪比（signal-to-noise ratio,SNR）数据包含的多路径信息反演潮位,但通常需限制仰角范围,导致可用数据量少以及时间分辨率不足。针对上述问题,提出一种数据质量控制方法,重构SNR残差序列获得仅受多路径影响的SNR序列,再设计并训练Transformer神经网络模型对数据进行分类,在潮位反演前筛除无效SNR数据,将高仰角数据纳入可用范围。实验表明,该方法可大幅度提升高仰角数据有效率,将反演站点的可用数据仰角范围扩展至5°~30°,从而显著提升可用数据量和潮位反演值的时间分辨率,对利用GNSS-IR技术的海啸、风暴潮实时监测等应用和长期海平面变化等海洋研究具有重要意义。

     

1961—2020年中国区域性高温过程的气候特征及变化趋势

利用全国2419个国家气象观测站长序列日最高气温资料,依据目前国家气候中心业务上采用的区域性高温过程客观判别标准和综合评估模型,对1961—2020年我国区域性高温过程的最早开始和最晚结束日期、发生频次以及过程的持续时间、覆盖范围、高温强度和综合强度等的气候特征和长期变化趋势进行了分析.结果显示：（1）我国区域性高温过程平均每年发生4次,在5月上旬至10月上旬均可出现,主要集中在6月下旬至8月下旬,其中7、8月发生最为频繁.区域性高温过程在年内的首次出现日期平均为6月18日,末次结束日期平均为8月31日.平均每次过程覆盖760站、高温强度36.4℃、持续日数13天.（2）近60年来,我国区域性高温过程在年内的首次出现日期明显提前、末次结束日期显著推后,整个高温期大幅变长;区域性高温过程的发生频次呈先减少后增加变化特征,1990s以后维持高位;区域性高温过程的平均高温强度先减弱后增强,1980—2020年增强趋势显著;区域性高温过程的覆盖范围显著增大、持续时间显著变长、综合强度显著增强.（3）近60年,我国历年区域性高温过程的首次开始时间和末次结束时间,高温期长度及高温过程发生频次等均没有发生气候突变;区域性高温过程的平均高温强度在1987年由弱转强,并在2002年进一步突变增强.同时,区域性高温过程的影响范围、持续时间和综合强度分别在1998、2016和2012年前后突变增加和增强.总体而言,近60年来我国区域性高温过程已发生了显著变化,高温灾害趋于严重.

     

噪声HVSR法在OBS探测中的应用——以珠江口外海OBS台阵为例

噪声谱比法(horizontal-to-vertical spectral ratio, HVSR)通常用于确定沉积层的厚度, 而应用于海底地震仪(OBS)以获取海底沉积厚度的研究较少.本文将HVSR法应用于珠江口外海域OBS台阵中, 验证了该方法用于OBS探测中的可靠性.通过对珠江口外海27台OBS收集的三分量地震噪声记录进行处理, 得到了所有台站的HVSR曲线.有23台OBS的HVSR曲线可获取与沉积层厚度相关的峰值频率, 通过经验公式可以计算得到沉积层厚度.结果显示, 珠江口外海域沉积层(新生代地层)厚度范围为100~3500 m, 研究区东南部沉积层远厚于西北部, 且沉积厚度受到NEE向滨海断裂带控制.本文获得的结果与以往依靠反射地震剖面和钻井等获得的沉积层厚度结果基本一致.进一步分析发现研究区新生代地层具有多层结构, 大部分HVSR曲线在5~12 Hz存在振幅最大的波峰, 认为是与第四系厚度相关的峰值频率, 继而确定第四系厚度为20~50 m.本研究拓展了HVSR法的应用领域, 为获取海底沉积层厚度提供了一种新的可靠方法.

     

维西—乔后断裂带上连续地震的应力降和两种不同的孕震机制

2021年5月21日云南省维西—乔后断裂带上发生M_S6.4漾濞地震,造成了大量的人员伤亡和财产损失.该断裂带上还曾先后发生过2013年M_W5.3和2017年M_W4.91两次洱源地震.本文反演了维西—乔后断裂中南段2013年、2017年与2021年三次地震震群的震源机制解,使用谱比法计算了主震和较大的前震、余震共17个事件的拐角频率与应力降.结果表明：2013年M_W5.3主震与M_W4.96余震均为正断层事件,随后的地震序列皆为右旋走滑事件,2017年M_W4.91主震与M_W4.89前震均为右旋走滑事件.发生在东南侧15 km左右的2021年漾濞M_W6.2主震也为右旋走滑事件,但前震和余震震群中包括约70%的走滑事件和30%的正断层事件,推测发震断层为维西—乔后断裂带的次级断裂;2013年M_W5.3主震的拐角频率为0.68±0.03 Hz,应力降为11.98-1.52/+1.66 MPa,2017年M_W4.91主震的拐角频率为1.59±0.05 Hz,应力降为39.84-3.64/+3.88 MPa,2021年M_W6.2主震的拐角频率为0.415±0.01 Hz,应力降为65.35-4.61/+4.84 MPa;17个地震应力降反映出走滑事件的自相似性,而正断层事件同震断层面上可能的流体扩散引起了自相似性破缺.两种地震事件在拐角频率与应力降方面存在明显差异,可能源于断层受构造形变、结构和岩性的差异的影响,在横向与纵向上的摩擦系数、破裂尺度、裂隙流体等特性存在较大差异,因而可能存在两种不同的孕震机制.从潜在的地震风险来说,走滑的孕震过程可能触发更大的破裂,具有更大的潜在破坏性.

     

盒子波调查技术在六盘山黄土塬区的应用分析

六盘山盆地被巨厚的黄土所覆盖,是表层和深层双复杂区域。巨厚的黄土和复杂的地形条件使该区干扰波非常发育,严重影响了地震资料的信噪比。为了有效调查该区干扰波发育特征,并进行针对性地压制,通过盒子波调查技术在该区的应用分析,提出了和生产结合进行盒子波调查的有效方式,克服了静校正问题对盒子波调查数据的影响。针对两种地形条件下的盒子波资料,分析了在不同地形和表层条件下干扰波场的变化,认为影响浅层和中深层信噪比的干扰波特征存在差异;并通过组合压噪效果分析,提出对不同深度勘探目标进行针对性压噪的组合接收方式,提高了六盘山地区巨厚黄土塬勘探区目标层采集资料的信噪比。     

劲芯水泥土桩复合地基工程性能数值分析

劲芯水泥土桩是在水泥土桩成桩后, 将小直径的混凝土芯桩插入水泥土桩中, 形成一种混凝土芯与水泥土共同工作的新型复合材料桩, 特别适用于深厚软土地区的路基处理工程。目前针对劲芯水泥土桩复合地基的研究大多集中在刚性基础下单桩或单桩复合地基的工程性能, 对于其在柔性基础下的力学特性研究成果较少。本文采用有限单元法研究了路堤荷载下劲芯水泥土桩的工程性能。首先, 通过与现场实测数据的对比分析验证了模型的可靠性, 而后基于验证后的数值分析模型, 开展了路堤荷载下劲芯水泥土桩复合地基工程性能相关影响因素的研究, 包括芯长比、含芯率和桩间距。研究发现, 增大芯长比、减小桩间距能够有效减小地基沉降, 并在一定程度上增大荷载分担比。本文的研究成果对于劲芯水泥土桩的工程应用具有一定的指导价值。