中亚区域陆表植被物候时空变化特征分析

植物叶物候是反映环境条件对气候变化响应的最直观、最敏感的指标之一。在中亚干旱区开展区域物候研究有助于理解陆地生态系统对气候变化的响应。基于1982-2006年GIMMS长序列归一化植被指数数据,采用阈值法反演得到中亚地区植被过去25 a的物候数据集;然后利用Man-Kendall趋势检验和TheilSen斜率方法,定量分析了中亚地区植被物候的时空变化格局,并且评价了不同土地覆被类型中植被物候变化的特征。结果表明:(1)过去25 a来,中亚干旱区的植被生长季的开始期和终止期在区域尺度整体上没有发生显著提前或者延迟,但在局部地区发生了较为明显的变化,表现出一定的空间差异;(2)各种土地覆被类型的物候动态明显不同:农用地的生长季开始期提前最明显,混合林的生长季终止期推迟最显著。各种植被类型中,除灌丛外均表现出生长期延长的趋势。     

基于云存储的海洋数据存储策略研究

研究发现由于海洋数据的传输频率及数据累积量较大,在数据接收及解析入库过程中可能会出现频繁调用及分配计算本机存储空间而导致后续数据接收及处理延迟等问题发生。针对海洋数据传输体系内计算机数量多但计算及存储性能得不到完全发挥的现状,提出利用海洋数据传输体系内的计算机构建云存储体系以达到整合存储资源实现负载均衡的目的。在利用现有设备节约空间和经费的前提下对优化海洋存储技术进行探索,为提高海洋数据传输业务效率提供支撑。     

江西省北部地区汛期一次短时强降水过程成因

利用NCEP1×1°再分析资料,结合地面高空观测资料、FY-2D卫星TBB资料和雷达探测资料,对2015年6月2日21时—3日09时发生在江西省北部地区的暴雨天气过程进行了分析。结果表明:1)500 hPa高空槽和低层切变线直接导致了此次降水天气过程,低空急流带来的充沛水汽和不稳定能量与冷锋的抬升作用加剧了降水的强度,降水发生期间的高空槽和西太平洋副热带高压的少动有利于雨带的维持。2)在江西省西北部初生的β-MCS东移过程中逐渐发展成熟,多个成熟并具有高降水效率的β-MCS依次并持续影响江西省北部地区。假相当位温的垂直分布和低空急流的相互配合,导致江西省北部地区具有极强的不稳定层结和较大的能量输送。垂直上升速度对积云发展的作用证明了降水是由积云处于成熟阶段时产生的,与TBB的分析结果相互印证。3)此次暴雨天气过程从单纯的对流降水逐步过渡到混合云降水,混合云中低层急流核始终处于江西省东北部地区,混合云中对流作用较强单体的依次经过是导致该地区持续出现降水强度大于20 mm/h、12 h降水量大于200 mm的重要原因。东西向冷锋触发的对流、东西向的低层切变和偏西风的中高层引导气流导致了此次过程的雨带自西向东移动,表现出明显的"列车效应"。     

SWAT与MODFLOW模型耦合的接口及框架结构研究及应用

目前水文科学研究的热点是采用水文模拟途径,在确定水文变化基准期的基础上,利用流域水文模型还原人类活动影响期间的天然径流量,定量评价气候变化和人类活动对流域水资源变化的影响,得出气候变化及人类活动对流域水循环过程影响的响应规律和机理,其中应用最为广泛的流域水文模型是SWAT模型和MOD-FLOW模型。首先分析将SWAT模型与MODFLOW模型耦合进行地表水与地下水联合模拟的必要性,然后对实现这两种模型耦合中的单元转换等接口问题及框架结构作了重点研究。由于SWAT模型和MODFLOW模型模拟的最小计算单元分别为水文响应单元(HRU)和网格(CELL),使得要实现SWAT模型与MODFLOW模型的耦合必须首先完成HRU与CELL之间的转换,即实现SWAT与MODFLOW模型耦合的接口,因此提出了一种在Arc-SWAT2005环境下实现HRU与CELL转换的方法,给出了SWAT-MODFLOW耦合模型的框架结构,并将该方法应用到浑河与太子河流域,为其进行地表水与地下水联合模拟奠定基础。     

内蒙古“一湖两海”水域动态监测体系:框架、指标与专题可视化

水资源动态监测是自然资源监测评价的核心内容。自然资源治理从单一要素治理向综合要素治理转型,水资源监测需要从系统化视角切入。基于此,以中国内蒙古自治区“一湖两海”水域为案例区,基于驱动-压力-状态-响应(driving-pressure-status-response,DPSR)模型构建了一种综合水域动态监测体系,形成了水域动态监测框架与指标体系,同时结合专题地图可视化技术对案例区水量、水温、水质和生物多样性的变化趋势进行动态分析和专题图表达,为“一湖两海”水域保护与治理工作提供决策支持。     

波浪作用下沙坝剖面形成过程的数值模拟

建立了波浪、底部离岸流、泥沙运动和沙滩剖面演变耦合数学模型,模拟了实验室中波浪作用下沙坝剖面的形成过程,讨论了各个物理参数对剖面上的水动力和地形变化的影响。通过参数率定,较好地复演了不规则波作用下沙滩地形由均匀斜坡向沙坝剖面的演变,波高、底部离岸流、输沙率和剖面演变的计算结果与实测数据吻合良好。采用数值实验和误差分析方法,讨论了破碎波水滚倾角、泥沙扩散系数和床面休止角等物理参数对计算结果的影响。研究表明,所建立的模型能较好地描述波浪作用下沙坝剖面形成过程中的重要物理机制。     

新疆夏季降水时空分布的适用性评估

新疆气象站点稀疏且分布不均,高精度时空气象数据缺乏。基于数据同化的再分析资料,可成为解决这一问题的有效途径。利用美国国家环境预报中心再分析数据(CFSR)、欧洲中期数值预报中心再分析数据(ERA-Interim)和美国国家航空航天局再分析数据(MERRA)中的降水数据,分别与1979-2007年新疆气象观测数据和日本气象厅高分辨率亚洲陆地降水数据(APHRO)进行数理统计分析,评估了这3套再分析数据在新疆的适用性。3套再分析数据可有效表征新疆大部分地区年内降水的时空分布特征,夏季降水偏差小于100%;但未能捕捉到夏季降水的长期趋势。夏季降水的偏差与高程具有显著的相关性,这可为订正3套再分析数据、提高降水数据的精度提供技术支撑。     

南黄海辐射沙脊群形成演变的动力地貌过程数值模拟

江苏沿海辐射沙脊群在国内潮成沙体中较为罕见,有关辐射沙脊形成的动力机制已有定论,但对其形成时间和物质来源说法不一。运用长时间尺度动力地貌过程数学模型复演了辐射沙脊群形成演变过程,结果表明:江苏岸外辐聚辐散的流场不依赖于局部海底地形而独立存在;不同初始地形下只要泥沙供给充足,经过150年左右潮流动力对地形不断塑造,辐射状"水道-沙脊"相间的地貌格局都能基本形成;辐射沙脊群是废黄河北归约150年后,随着废黄河水下三角洲不断被侵蚀,辐聚辐散的潮流对不同来源物质重新塑造的结果,是动力-泥沙-地形相互作用的产物。     

冷组装铝合金钻杆螺纹副力学性能测试及失效分析

与传统的钢制钻杆相比,铝合金钻杆具有密度小、比强度高、无磁等优点,因此在深井与超深井钻井作业中具有较大优势。在实际使用中,铝合金钻杆两端需要通过钢接头之间的螺纹来实现拧卸钻杆,而铝合金杆体与钢接头还需要过盈装配以实现紧固连接 。以液氮为冷源,对50 mm的7075铝合金钻杆管体与钢接头进行了“冷组装”过盈装配,铝合金管体与钢接头之间的过盈量分别为0.10、0.15、0.20 mm。对组装后两端带钢接头的铝合金钻杆分别进行了拉伸和扭转试验,评价了铝合金管体与钢接头连接的可靠性,对断裂试样的断口进行了宏观与微观分析,阐述了其断裂机理。结果表明,采用“冷组装”方式可以实现铝合金管体与钢接头的过盈装配,其中过盈量为0.15 mm时,带钢接头的铝合金钻杆综合性能较优,可以承受较大的抗拉强度极限和抗扭极限,其断裂方式为脆性断裂。     

生物地球物理:地球物理方法在研究生物地球化学过程中的应用和发展

微生物广泛参与了其所处地质环境的物理和化学性质改造过程.监控微生物与地质介质之间相互作用的过程并了解其机制对近地面环境工程中土壤及地下水污染整治等实际应用有着至关重要的作用.地球物理勘测成像技术不仅能够在传统应用中测量和表征地表以下的物理特性变化,大量直接有效的证据表明这些方法还可以捕获孔隙介质中的生物地球化学变化的动态过程,包括监测微生物、微生物活动以及它们与矿物之间的相互作用.生物地球物理(Biogeophysics)作为勘探地球物理的一个新兴分支学科,包含了微生物学、生物地球科学以及地球物理勘测等多个学科,侧重于研究微生物与地质介质相互作用对地球物理场的影响.过去十几年在生物地球物理领域的研究充分表明和验证了地球物理勘测方法的独特优点(最小化侵入、时空连续及跨尺度运用),并为将传统勘测方法用于探索跨时间空间各尺度的地下生物地球化学动态过程提供了理论及实验依据.本篇综述将系统介绍生物地球物理学科的理论背景、发展和研究前沿.首先讨论微生物及其活动引起的孔隙介质中物理化学性质的变化.其次,将侧重于探讨微生物活动对包括地电法、电磁法、探地雷达以及地震法等不同地球物理场的响应.最后将讨论生物地球物理领域的机遇、挑战和潜在应用.