BP人工神经网络在MM5预报福建沿海大风中的释用

利用变分方法建立预报场和预报倾向场这一预报场组合与模式预报非系统性误差之间的映射关系,来估计GRAPES（Global/Regional Assimilation and PrEdiction System）模式的非系统性误差,从而对预报做出修正。采用两种不同的历史样本建立这一映射关系,其中,利用相同时刻历史样本建立映射关系的方法称为DEM方法;通过相似面积比选取“相似样本”来建立上述映射关系的方法称为SEM方法。以FNL分析资料作为评判预报误差的依据,根据2002—2010年7月GRAPES模式500 hPa高度场48 h预报的回报资料,利用两种不同的方案进行非系统性误差的估计及预报订正试验。对279个检验样本的试验结果表明：SEM方法和DEM方法都对非系统性误差有一定的估算能力,二者估算的非系统性误差空间分布和量级与模式非系统性误差较一致,SEM方法的修订效果略优于DEM方法,但并不明显。对预报做出系统性误差和非系统性误差两步订正后,DEM方法和SEM方法的订正有效率分别为98.566%和100%,可明显提高预报的准确性。

     

黄陵背斜的构造几何形态及其成因探讨

黄陵背斜位于扬子克拉通的东缘,其核部出露的崆岭群被认为是扬子克拉通的基底岩石,并成为华南地质学研究的热点地区。从区域上看,黄陵背斜紧邻江汉盆地,东西两侧分别是荆当盆地与秭归盆地,黄陵背斜和周缘盆地构成明显的隆起—坳陷相互对应的构造。详细的野外观察和构造几何学的剖析表明,黄陵背斜的两翼西陡东缓,构成不对称背形的穹隆构造。在穹隆形成过程中,相应的岩石变形以顺层滑脱及相关的褶皱和小规模的逆冲断层为主,在早三叠世薄层灰岩、志留纪龙马溪组页岩、奥陶纪灰岩、寒武纪炭质灰岩以及震旦纪陡山沱组薄层灰岩广泛发育,并具有垂向缩短的重力滑脱特点,构造叠加关系指示了其形成于晚侏罗—早白垩纪之间。在构造变形分析的基础上,并深入探讨了黄陵背斜成因的3种可能的动力学背景。     

融合多源海洋大地测量数据的南海海底地形多层感知机反演

本文融合SIO(Scripps Institution of Oceanography)发布的垂线偏差、重力异常和垂直重力梯度数据及NCEI(National Centers for Environmental Information)发布的船载测深数据, 利用多层感知机神经网络(Multi-Layer Perceptron, MLP)建立南海海域(108°E—121°E, 6°N—23°N)分辨率为1'×1'的海底地形模型(MLP_Depth).首先, 将642716个船载测深控制点的位置信息与周围4'×4'格网点处的地球重力信息(垂线偏差、重力异常、垂直重力梯度)作为输入数据, 将船载测深控制点处实测水深值作为输出数据, 训练MLP神经网络模型, 训练结束时决定系数R²为99%, 平均绝对误差MAE为39.33 m.然后, 将研究区域内1'×1'格网正中心点处的输入数据输入于MLP模型中, 可得格网正中心点处的预测海深值.最后, 根据预测海深值建立研究区域范围内分辨率为1'×1'的MLP_Depth模型.将MLP_Depth模型预测水深与160679个检核点处实测水深对比, 其差值的标准差STD(75.38 m)、平均绝对百分比误差MAPE(5.89%)与平均绝对误差MAE(42.91 m)皆优于GEBCO_2021模型、topo_23.1模型、ETOPO1模型与检核点实测水深差值的STD(108.88 m、113.41 m、229.67 m)、MAPE(6.11%、6.94%、18.37%)与MAE(47.33 m、52.24 m、130.08 m).同时, 为了研究不同区域内利用该方法建立的海底地形模型的精度, 本文在研究区域内分别建立了A、B区域的海底地形模型(MLP_Depth_A、MLP_Depth_B).经过验证得: MLP_Depth_A、MLP_Depth_B相比于MLP_Depth模型具有更高的精度, 更能反应海底地形的变化趋势.

     

玉树隆宝2014年冬季冻土积雪对陆气通量关键参数的影响分析

利用玉树隆宝湿地的观测资料,分析了未冻结、冻结和冻结有积雪覆盖三种情况下动量通量和感热通量的日变化情况,计算了三种情况下动量总体输送系数、感热总体输送系数、动力学粗糙度和热力学粗糙度,分析了附加阻尼和粗糙度雷诺数的关系,并将三种附加阻尼的参数化方案进行了比较,结果表明:冻结状态下动量通量和感热通量的日变化幅度最大,冻结有积雪覆盖时,动量通量和感热通量的日变化幅度最小。动量总体输送系数C_D和感热总体输送系数C_H的值在冻结时最大,冻结有积雪覆盖时最小,动力学粗糙度和热力学粗糙度在冻结状况下最小,冻结有积雪覆盖时最大。未冻结、冻结和冻结有积雪覆盖状态下,三种附加阻尼kB~(-1)参数化方案中,幂函数型方案较为合适。     

基于传播矩阵法改进的SS及其前驱波合成算法

410 km和660 km地幔间断面在地球内部动力学研究中具有重要意义. 在研究地幔间断面的方法中, SS前驱波由于具有全球采样优势得以广泛应用. SS及其前驱波模拟可利用有限差分和谱元法等数值模拟方法, 它们在模拟全球尺度地震波传播时具有高精度的特点, 但往往计算量很大. 因此, 该类方法难以应用于反射点广泛分布的情形. 而基于传播矩阵发展的SS及其前驱波模拟方法在保持高精度计算的同时, 可大幅提高计算效率. 本文针对SS及其前驱波的传播特征, 改进了基于传播矩阵方法的波形合成算法FASHSHWF. 通过简单层状模型对该算法进行了测试, 验证了算法及相应程序的正确性. 计算效率测试表明改进算法相较常规传播矩阵算法可节约50%以上的计算时间. 通过与AxiSEM计算的波形对比, 验证了FASHSHWF用于SS及其前驱波模拟的有效性. 在上述工作的基础上, 本文进一步探讨了新算法在研究全球近地表结构对地幔间断面复杂性探测影响中的应用.

     

Recovery of groundwater in the Sanriku region contaminated by the tsunami inundation from the 2011 Tohoku earthquake

Many wells in the Sanriku region used as sources for water supply systems were heavily contaminated by the tsunami of the 2011 great Tohoku earthquake on March 11 in 2011. To better understand the nature of the groundwater contamination by the tsunami inundation and to clarify the recovery process of contaminated groundwater at the study wells, groundwater monitoring has been conducted once or twice yearly since early summer in 2011. High and abnormal values of electric conductivity (EC), chloride ion concentration (CIC), Na⁺, Ca⁺, heavy metal ions, and heavier isotopes of the contaminated groundwater were also obtained in April and June 2011. The chemical elements have rapidly and exponentially decreased as a result of effective pumping of the contaminated groundwater from the study wells and because of abundant rainfall in 2011. In April 2015 (about 4 years after the tsunami inundation), the CIC and EC of the contaminated groundwater of two study wells in Minamisanriku town had reached pre-inundation values. The estimated residence times of groundwater of the two study wells were 105–118 days in the full-day pumping stage and 910–1000 days in the daytime-only pumping stage.     

地铁暗挖施工引起的管线与地层沉降关系研究

依托北京地铁4号线公益西桥站工程,建立结构-地层-管线三维弹塑性数值模型,基于管线周边地层沉降及地表沉降实测数据分析,研究西南出入口暗挖施工上方管线周边地层变形规律。通过现场实测数据、数值模拟及经验公式计算结果综合对比,分析了管线刚度对地层变形抵制作用的影响。研究表明：管土相对刚度小于0.18时,管线与土体沉降差小于5%,可用经验公式计算出的管线轴线处地层沉降代替管线沉降。随管线刚度的增大,管线对土体变形的抑制作用逐渐增强,沿深度方向地层沉降量增大速率减小,并会出现负增长,甚至出现地层沉降小于地表沉降的情况。通过对数值计算结果的拟合分析,提出了刚性接头管线与地表沉降比和管土相对刚度的经验公式。工程实例应用结果表明,计算值与实测值偏差小于4%,验证了该方法的适用性。     

煤层气赋存的分形特征研究

本文利用红外热成像手段,对微小煤样内的甲烷吸附区进行了观察,并评估其吸附特征与在煤中的分布规律.研究表明煤中存在不同尺度与甲烷吸附能力的甲烷富集区,吸附/解吸甲烷时,甲烷富集区比邻近区域具有更明显的升温/降温现象.通过图像处理的方法对不同吸附压力条件下的红外热像图中的甲烷富集区进行提取,采用盒维数进行统计发现甲烷富集区符合分形规律.试验表明随着吸附压力升高,甲烷富集区的分形维数增大,分布初值减小.对两个不同煤田的煤层气富集区进行统计表明：从微米级到千米级尺度范围内,甲烷富集区分布具有分形特征,且分形维数均在1.5~2.00之间.

     

内蒙古道伦达坝铜钨多金属矿黑云母花岗岩年代学、地球化学特征及其地质意义

内蒙古道伦达坝铜钨多金属矿是大兴安岭南段近年来新发现的一个铜、钨、锡共生的多金属矿床,成矿与中粗粒黑云母花岗岩密切相关,但其形成时代还存在较大争议,对岩浆来源缺乏足够的研究。本文对道伦达坝矿床内黑云母花岗岩进行了系统的岩石地球化学、年代学、Hf-Pb同位素地球化学组成测试。道伦达坝黑云母花岗岩SiO2含量为65.42%～67.41%,富铝、钾,A/NCK值为1.08～1.27,CIPW标准矿物刚玉含量较高(1.82%～4.08%),岩石属于过铝质S型花岗岩。微量、稀土元素组成表现出的轻稀土富集、重稀土亏损型式和Eu负异常以及明显的Nb、Ta、Sr、Ti亏损的特点显示为壳源成因的火山弧花岗岩。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果表明其形成年龄为292.1±0.84Ma(MSWD=1.18)～292.5±0.88Ma(MSWD=0.46)。Hf同位素测试结果显示,道伦达坝黑云母花岗岩的εHf(t)=-0.8～+13.3,176Hf/177Hf比值(0.282643～0.282804)偏低,二阶段Hf同位素模式年龄较高(740～1024Ma)。全岩Pb同位素组成较均一,206Pb/204Pb介于18.416～18.766,207Pb/204Pb介于15.519～15.542,208Pb/204Pb变化在38.238～39.460。黑云母花岗岩为早二叠世西伯利亚板块南缘俯冲增生背景下的产物,主要源自从亏损地幔新增生的年轻地壳物质的部分重熔,在侵位过程中可能受到了残留的古地壳或岩石圈地幔的混染。古生代是兴蒙造山带的一个重要的成矿阶段,矿化以岛弧或活动大陆边缘背景下的斑岩-矽卡岩-热液脉型铜钼金多金属矿床为主。