基于滑动窗口导纳技术反演西太平洋中部岩石圈的有效弹性厚度

西太平洋中部地区是西太平洋板块边缘沟-弧-盆体系构造演化的关键区域,其地质特征与构造演化一直是地学家关注的焦点问题之一。开展岩石圈有效弹性厚度的研究对于认识该区域的形成演化具有重要的科学意义。本文采用滑动窗口导纳技术,并在挠曲模型中考虑了表面荷载和内部荷载同时存在的情况,计算得到该区域的岩石圈有效弹性厚度(Te)。计算结果显示,研究区的Te值整体上为0~50 km,其变化基本上与构造单元相吻合,且与主要的构造边界密切相关。除海底火山具有相对较小的Te值(15~20 km)外,太平洋板块整体上具有较强的岩石圈强度(25~30 km)。马里亚纳海沟和菲律宾海沟的岩石圈强度从外隆起到海沟方向表现为明显的减弱,表明岩石圈由外隆起向海沟发生了弱化。帕里西维拉海盆西部相较于东部具有较弱的岩石圈强度,这可能与海盆的非对称扩张有关。卡罗琳板块的岩石圈整体上表现为相对均一的低Te值特征(<15 km)。欧里皮克海隆、卡罗琳海岭和索罗尔海槽的Te值为3 km,这可能是强烈的火山作用所导致的结果。     

澜沧江中下游泥沙微表面电荷特性与磷吸附关系研究

河流泥沙是水生态系统生源要素的重要附着载体,其微形貌及电荷特性直接关系着泥沙对溶解态营养盐或污染物的吸附能力。本研究选取澜沧江中下游干流及主要支流为考察对象,采集28个河流水库断面的悬移质泥沙,采用原子力显微镜测定泥沙微表面电荷量,探究澜沧江泥沙的微表面电荷性质,研究纳米尺度下泥沙的微表面特性。研究结果表明:(1)微观界面,形貌对表面电荷分布影响明显,在纳米尺度下电势图与相位差图均展现出明显非均匀分布特征;(2)在流域分布上,不同区域表面电荷存在较大差异,流域沿程变化对泥沙表面电荷产生重要影响,总体变化呈现先减小后增大的趋势,表面电势值变化范围为-201.47～35.34 mV,表面电荷密度范围为0.07～3.65 mC/m²,不同区域电荷特性差别明显;(3)在梯级水电筑坝影响下,坝上坝下泥沙颗粒电势差与水库库容存在较好的线性相关关系,相关系数为0.8214,且坝下电势普遍高于坝上区域;(4)泥沙表面电势与磷吸附之间具有较强相关性,其相关系数为0.6657,同时表现出较好的线性拟合关系。研究结论对深入理解水电大坝建设对流域内污染物的迁移转化及解释泥沙的表面电性特征...     

SH波地表散射的局域边界元模拟

本文提出了一种计算不规则起伏地形中SH波散射的有效方法——局域边界元法.本方法基于传统边界元法,为计算复杂地表散射问题提供了一种更加高效的解决方案.根据地震波满足的边界积分方程中牵引力格林函数的特性,我们将自由边界分解成水平部分和起伏部分.通过公式推导,可将水平部分的位移由起伏部分的位移通过格林函数线性叠加表示,因此只需对起伏部分的位移进行直接求解,从而极大地减少了待求解的未知数个数,显著提高了计算效率.通过与半圆形山谷SH波平面波入射的解析解比较,验证了方法的正确性.数值模型比较显示,局域边界元模拟结果与传统边界元数值解完全吻合,但是大幅提高了计算效率.因此,局域边界元法可以作为模拟不规则地形中地震波散射的有效工具.     

黏弹性介质中瑞雷波有限差分数值模拟与波场分析

瑞雷面波经常被用来反演地表浅层横波速度,受到越来越广泛的关注。对瑞雷波的研究一般都基于完全弹性介质,而实际地层更接近黏弹性介质,对黏弹性介质中的瑞雷面波进行模拟更具实际意义。本文采用广义标准线性体模型来描述黏弹性介质,并采用交错网格有限差分法对考虑水平自由表面的黏弹介质进行正演模拟,再与弹性介质中的结果进行对比分析。首先采用非线性最优化算法根据期望常数品质因子直接求取松弛时间来拟合常Q模型,并给出广义标准线性固体的具体算例,实施自由表面条件时采用声学-弹性边界近似法,通过剪切模量不变来考虑自由表面上、下横向应力保持连续的条件。对于非自由表面,采用非分裂的多轴卷积完全匹配层来吸收波场。然后对几种典型的数值模型进行正演模拟计算,数值解与解析解的对比验证了本文方法的准确性与有效性,正演结果的对比表明波场尤其是面波频散会受黏弹性影响,因此有必要在面波勘探中考虑黏弹性因素。      

固体颗粒表面吸附水层厚度实验研究

以玻璃微珠为对象,探索堆积固体颗粒表面吸附水层厚度随驱动压力梯度的变化规律。结果表明：完全浸润的堆积固体颗粒之间存在3种不同性质的水,因其受表面作用力的大小不同,可用离心法加以区分。随着离心力的增加,依次驱替出自由水、毛管水和吸附水层水。结合重量分析,用离心法可得到不同驱动压力梯度下的吸附水量及吸附水层厚度。吸附水层厚度是水动力学条件的函数,其随驱动压力梯度的变化规律为解释多孔介质中水相的渗流特性提供依据。     

深水陡坡带绕射多次波压制方法研究

在深水陡坡带和复杂海底构造区域,即使采用长电缆,由绕射产生的自由表面相关多次波因为传播方向的异变,仍然难以避免在自由表面发生下行反射的反射点位置位于电缆长度范围之外,造成预测多次波的近偏移距信息不足或者负偏移距信息缺失等问题,以致不能准确地预测和压制陡坡带的绕射多次波.本文在常规反馈迭代自由表面多次波压制方法的基础上做出相应改进,将邻炮的炮记录依照炮点、检波点互换原理引入到反馈迭代循环当中,补充绕射多次波预测所需要的近偏移距和负偏移距信息.经过Sigsbee2b模型和实际资料测试,达到较好压制深水陡坡带的自由表面相关绕射多次波的目地.     

基于PIES观测东沙群岛附近声传播变化

本研究旨在将PIES观测数据应用于海洋水声环境的监测。利用一次南海PIES观测数据,反演得到温盐剖面,进而计算声场信息。结合观测期间的暖涡及台风事件对反演及计算结果进行了分析验证。结果表明,PIES能够在长期连续观测中较为敏感地捕获上层水体及表面声道的变化特征,为水声通信、探测及潜航路径规划等提供参考,在水声研究及海洋军事环境保障中都具有良好的应用前景。     

水和土壤环境非水溶相污染物的表面活性剂增效修复机制

分析了表面活性剂和非水溶相有机污染物在水和土壤环境中的相互作用,以及表面活性的特性,解释了表面活性剂增效修复水和土壤环境中非水溶相污染物的机制。表面活性剂溶液通过增溶作用和增流作用,驱除地下水含水层中的非水相液体以及吸附于土壤颗粒物上的污染物,提高地下水和土壤中憎水性有机污染物的现场修复速率。增效修复效果依赖于临界胶束浓度(CMC)、污染物和表面活性剂的吸附特性、污染物的溶解性和土壤类型等。表面活性剂能增加化合物的溶解度,降低与水的界面张力,并形成乳液。     

南极海冰快速下降历史事件的时空特征分析

卫星记录以来,南极海冰范围发生5次快速下降事件,研究这5次事件的时空特征,对进一步认识海冰快速下降事件的物理机制具有重要意义。基于海冰范围和海冰密集度的卫星数据,从时间和空间两个维度总结5次南极海冰快速下降事件的特征,再结合大气和海洋各项环境因素的再分析数据,探讨海冰快速下降的影响因素及其驱动过程。结果显示:南极海冰快速下降的空间分布存在季节性差异, 2021年8～12月以及2016年8～12月的春季南极海冰快速下降由别林斯高晋海、威德尔海、印度洋和西太平洋区域的海冰减少所主导; 2010年12月至2011年4月以及1985年12月至1986年4月的夏季南极海冰快速下降由威德尔海、罗斯海沿岸和西太平洋区域的海冰减少所主导;2008年4～8月的冬季南极海冰快速下降则由别林斯高晋海和西太平洋的部分区域的海冰减少所主导。探究影响海冰的环境因素发现,海表面温度和海表面净热通量对海冰减少的热力效应影响具有区域性差异。此外,南极海冰快速下降受阿蒙森低压的影响,相应的海表面风异常既通过经向热输运的热力效应导致海冰减少,也通过风的动力效应驱动海冰漂移使得海冰密集度降低。