基于极化相干矩阵的河流水质污染监测初探

利用遥感手段监测水质污染具有监测范围广、实时性强的优点。本研究选择中国南方地区水质变化明显的河流区域作为研究对象,利用C波段星载极化合成孔径雷达(极化SAR)卫星RADARSAT-2提供的数据,对基于极化SAR的河流水质污染监测技术进行了初步研究。首先介绍了电磁波的极化现象以及极化SAR的基本原理;其次结合一次同步测量实验,提取河流区域,并对极化SAR数据与水质常见监测指标的监测数据进行对比分析,通过对10个采样点18组数据的分析发现,极化相干矩阵中的T 22元素与部分水质指标(如五日生化需氧量BOD₅等)具有较强的相关性,从而反映水质的污染状况;并通过实测数据和最小二乘法,拟合得到了利用[T]矩阵元素反演BOD₅的经验公式,拟合系数达到0.82。最后通过对地表散射模型和菲涅尔系数的分析,从理论上探讨了极化相干矩阵中部分元素与水体物理性质存在相关性的原因。初步理论分析和实验数据表明,T 22元素能够反映水体的污染状况。     

基于多源资料的一次弓状强飑线成熟结构研究

利用局地分析和预报系统(Local Analysis and Prediction System, LAPS),结合多源资料,分析了2018年3月4日暖区强飑线成熟阶段的热动力结构和大风形成机制。结果表明：暖区内层结不稳定范围向东扩展和强的垂直风切变,驱动飑线组织化加强并向前移动和发展。成熟阶段飑线热动力结构呈现出两支强入流和冷池的典型特征,即前侧入流在低层(0～3.0 km)辐合上升,部分气流在高层翻转流向系统前侧,无后向流出;后侧中层(4.0～5.5 km)入流进入云体后部,在水凝物强烈相变降温作用下,密度增大转而下沉;下沉气流区降雨蒸发冷却增强了雷暴冷池。相比于飑线南段单一的对流线,北段弓形特点突出,后侧入流下降,加之存在尾随层状云,有更大的潜在冷却作用,促进气流加速下沉增强地面雷暴高压,最终导致更强的极端大风。     

天山天池水体季节性分层特征

于2014年6-10月,对高山深水湖泊天山天池水温、电导率、溶解氧、p H值、叶绿素a浓度和蓝绿藻细胞密度进行垂直剖面的连续监测,通过对其季节动态和垂直分层结构的分析,探讨天池水体季节性分层特征.天池出现明显水温分层的时间短(6-9月),夏季温跃层变化范围为2~18 m,而秋季温跃层不断下移,10月在18 m水深以下;受水温分层影响,天池水体溶解氧浓度、电导率、p H值、叶绿素a浓度和蓝绿藻细胞密度在垂直剖面表现出明显的季节性分层,尤其是夏季水温分层影响溶解氧浓度、叶绿素a浓度和蓝绿藻细胞密度在水体中的分布,对天池水质变化产生重要影响.天池浅水层(水深小于10 m)溶解氧浓度较高(大于8 mg/L),而深水层(水深超过18 m)溶解氧浓度9月接近4 mg/L,季节性缺氧导致底泥营养盐向上扩散,对水体水质产生不利影响.所以,应在夏、秋季节加强水质监测,以防止天池水华发生;天池叶绿素a浓度与蓝绿藻细胞密度的垂直剖面变化趋势相似,均随水深增加呈先增加后减小的趋势,但叶绿素a浓度在2~12 m水深处较高,蓝绿藻细胞密度在5~15 m水深处较高,表明5~15 m深度适合藻类生长,同时,电导率、p H值的垂直变化也说明藻类的生长情况,这为监测天池水体富营养化取样和分析提供依据.     

苏06井不同深度水温变化特征

根据2008—2016年苏06井400 m和800 m深度的水温观测数据,分析不同深度的水温年变速率及日变曲线形态,并运用差值、水温梯度的小波变换方法,对2个不同深度的水温变化特征进行分析,发现:苏06井不同深度水温的长期变化与水位变化具有一定同步性,事实上水位变化起主导作用,构造引起水位变化使不同深度水温的表现不同,对周围近距离显著地震发生有一定意义;从短期变化看,不同深度水温之间很少出现同步变化;400 m深度水温异常信号频度及强度高于800 m深度水温异常信号。     

成灌高铁运行对成都地磁台观测数据干扰测试

成都地磁台距成灌高铁运行线路垂直距离约1.5 km,使用数字化磁通门磁力仪GM4,在轨道沿线不同距离处进行野外测试。测试结果表明,轨道交通的运行对周围地磁观测环境产生干扰,干扰距离约6 km,干扰主要来自轨道泄露电流及输电线路产生的磁场。     

卫星通信在地震烈度速报数据传输中的应用

在分析地震烈度速报数据传输特点后,提出将卫星通信引入烈度速报系统。通过对目前中国使用较多的北斗卫星、海事卫星、铱卫星系统和VSAT卫星系统进行对比,选取铱星短消息和海事卫星数据流这两种典型通讯方式,设计由通用数字强震仪与卫星通信系统结合地震速报通讯模块组成的实验系统,实现数字强震动记录信息通过卫星信道进行的数据传输,展现卫星通信在地震烈度速报数据传输中的应用前景。     

Spatiotemporal variations of deep-sea sediment components and their fluxes since the last glaciation in the northern South China Sea

Sediment components and their fluxes of Cores MD12-3428(water depth: 903 m), MD12-3433(water depth: 2125 m),and MD12-3434(water depth: 2995 m), obtained along a transect on the continental slope of the northern South China Sea, have been conducted to reveal the spatiotemporal variations and the controlling factors of the sediment components and of their fluxes.Results show that deep-sea sediments in the northern South China Sea are composed mainly of terrigenous(59–89%) and carbonate(6–38%) particles, with minor components of opal(1.6–9.4%) and organic matter(0.7–1.9%). Fluxes of terrigenous and carbonate particles reach up to 2.4–21.8 and 0.4–6.5 g cm–2 kyr–1, respectively, values that are one to two orders of magnitude higher than the fluxes of opal and organic matter. Temporal variations of the percentages and fluxes of deep-sea sediment components have displayed clear glacial-interglacial cyclicity since the last glaciation. Terrigenous, opal, and organic matter percentages and their fluxes increas clearly during marine isotope stage 2, while carbonate percentages and fluxes show an opposite variation pattern or are characterized by an unremarkable increase. This implies that deep-sea carbonate in the South China Sea is affected by the dilution of terrigenous inputs during the sea-level lowstand. With increasing water depth along the transect, the terrigenous percentage increases but with largely decreased fluxes. Both the percentage and flux of carbonate decrease, while the percentages and fluxes of opal and organic matter display much more complicated variational features. The spatiotemporal variations of deep-sea sediment components and of their fluxes since the last glaciation in the northern South China Sea are strongly controlled by sea-level fluctuations. Simultaneously, terrigenous supply associated with monsoonal rainfall, marine primary productivity,and the dilution effect between terrigenous and biogenic particles, also play interconnected roles in the sediment accumulation processes.     

川西高温水热活动区深部热结构的地球物理分析

川西高温水热活动区是地热学研究的典型地区之一,该区温泉、热泉点分布广泛,这些温泉大多沿北西-南东向的金沙江断裂、德格-乡城断裂、甘孜-理塘断裂、鲜水河三条主断裂呈条带状分布.对此高温水热活动区开展地热学分析,是研究青藏高原"东构造结"深部地球动力学过程、开发利用川西高原地热资源的重要基础,具有重要的科学研究意义和实际应用价值.本文针对实测氦同位素所发现的壳幔热结构比,依据重力、航空磁法、地震资料,采用反演莫霍面、居里面深度等方法,对川西高温水热活动区的深部热结构进行了分析.同时对中高温热泉密集出露的巴塘、理塘以及康定水热活动区的典型壳幔热流构与深部背景场进行了对比研究.结果表明,地表氦同位素热流估算的深部热流结构与地球物理异常结果保持较好的对应关系.川西地区热流结构中地壳、地幔的热贡献比较接近：巴塘地区平均Q_c/Q=51.38%、理塘地区平均Q_c/Q=54.39%、康定地区平均Q_c/Q=42.42%.川西地区表现出了"温壳温幔"型的深部热结构,但温地壳背景下形成较高地表热流的原因有待进一步研究.     

基于稀疏表示的地面磁共振信号提取方法

在多孔隙含水层中地面磁共振（surface nuclear magnetic resonance,SNMR）信号呈现多弛豫衰减特性,常规盲源分离方法和单指数拟合方法引起信号严重失真和信息缺失等问题.本文提出了基于稀疏表示的随机噪声背景下多弛豫SNMR信号的提取方法.根据SNMR信号的衰减特征,设计了精确刻画SNMR信号且与随机噪声不相关的离散衰减余弦冗余字典.其次,针对多弛豫SNMR信号稀疏度未知的问题,通过设置合理的残差比阈值控制迭代次数,改进了广义正交匹配追踪（generalized orthogonal matching pursuit,gOMP）算法,使得该方法应用于SNMR信号的提取时,具有更好的自适应性和普适性.再次,鉴于SNMR测量数据为多次独立重复采集的结果,提出了基于数据流的SNMR信号提取策略,在提高算法鲁棒性的同时,保证了信号提取结果的唯一性.最后,通过仿真和实测数据证明了基于gOMP算法的稀疏表示方法可以显著地提升多弛豫SNMR信号的提取质量,降低随机噪声对含水层反演结果的影响,提高SNMR探测能力.     

华南陆缘高热流区的壳幔温度结构与动力学背景

华南陆缘是我国重要的矿产、地热资源区.晚中生代以来,在太平洋板块西向俯冲,地幔热对流活动共同作用下,该区出现多期岩浆-热事件和大规模爆发式成矿作用.在前人研究基础上,本文利用地表热流观测资料、地震剪切波资料、重力位球谐系数,计算了壳-幔温度结构,分析了动力学背景.计算结果表明：华南陆缘东南沿海地带,地壳10 km以浅温度达200℃以上,居里点温度475℃,莫霍面平均温度550℃.地壳浅层较热,花岗岩中放射性元素衰变放热是地壳浅层地下水热活动的重要热源,但地壳总体温度不高,为"冷壳热幔"型热结构.地幔中,90 km深度,温度950~1250℃;120 km深度,温度1050~1400℃;150 km深度,温度1200~1450℃;220 km深度,温度1500~1700℃."热"岩石圈底界深度在110~150 km之间,西深东浅.岩石圈内,地幔应力场为挤压-伸展相间格局;岩石圈之下,地幔应力场为一个以南昌为中心、长轴NE-SW向的椭圆.分析认为,晚中生代以来,太平洋板块的西向俯冲,导致华南陆缘在区域性SE向地幔对流背景上叠加局域性不稳定热扰动,在175~85Ma期间,上地幔物质向上流动,形成不同的岩浆活动高峰期.同时,岩石圈地幔受俯冲洋壳流体的影响,含水量高,黏度小,在地幔流切向应力场作用下,岩石圈底界由西向东"波浪"状减薄.现今岩石圈之下仍具备地幔小尺度热对流温度条件,但除地表浅层外,地壳整体温度不高,岩石圈构造稳定.