杭州湾三维悬浮泥沙输运模型初始场的伴随法反演研究

在悬沙输运的数值模拟中,初始场的准确给定至关重要。目前诸多确定初始场的方案均存在一定的缺陷,初始场的准确性有待进一步提高。本文基于一个三维悬沙输运伴随同化模型,通过孪生实验和实际实验,对模型初始场进行了伴随法反演研究。在孪生实验中,首先验证了初始场的相对重要性;其次,探讨了初始场的反演结果对优化算法、初始猜测值、卫星遥感数据数量、同化时间窗口宽度和背景流场误差的敏感性;最后,比较了伴随法和插值法重构初始场的能力。孪生实验结果表明:最速下降法对初始场的优化反演效果要优于三种共轭梯度法和有限记忆BFGS法;初始场的反演效果对初始猜测值、卫星遥感数据数量和背景流场误差不敏感,而对同化窗口宽度较为敏感;与插值法相比,伴随法是重构模型初始场更有效的手段。实际实验中,在杭州湾海域同化典型的小潮时期和大潮时期的GOCI卫星遥感资料所得表层悬沙浓度数据,优化反演了初始场。实际实验结果表明:数据同化后,得到了更符合实际的最优初始场,表明伴随法是实现初始场优化反演的有效手段。该研究对进一步改进悬沙输运模型的初始化方案具有一定的参考价值,也对其他数值模型的初始化方案具有一定的借鉴价值。     

北斗接收机初始相位偏差特性分析

研究接收机初始相位偏差对于恢复模糊度的整数特性具有重要意义。本文推导了北斗接收机间单差的频率间接收机初始相位偏差计算公式,利用零基线数据对其特性进行分析,并得出以下结论:单差频率间相位偏差具有短期稳定性,并不随卫星高度角变化而变化;接收机刚开始跟踪卫星时,单差频率间相位偏差需要一定的收敛时间才能达到稳定值;单差频率间相位偏差并不具有长期稳定性,接收机重新跟踪卫星后,其值会发生变化;接收机间单差的频率间相位偏差针对不同卫星在相同频率组合上是一致的。     

一种新的土壤冻融特征曲线模型

土壤冻融特征曲线(SFTC)可以描述冻融过程中未冻水含量随负温的变化关系。准确刻画土壤冻融特征曲线对土壤的冻融过程及相关的水热耦合运移研究至关重要。以往研究中土壤冻融特征曲线适用范围较窄,无法满足实际需要。通过类比水分特征曲线,考虑初始含水量和溶质浓度对未冻水含量的影响,提出了一种新的冻融特征曲线模型,经广泛的文献数据验证表明,新模型能准确拟合观测数据,平均纳什效率系数高于0.95。与另外五种土壤冻融特征曲线模型相比,新模型在不同质地、初始含水量、溶质含量的土壤中表现良好。此外,敏感性分析显示,影响模型性能的主要因素为土壤自身物理特性、土壤溶质浓度以及残余水含量。新模型及研究结果有助于更好地理解土壤冻融过程中的水热传输过程,可为气候变化条件下冻融区生产建设和环境研究奠定坚实的理论基础,并为寒区工程相关数值模拟提供参考。     

柴达木盆地一里坪盐湖富锂卤水干冷气候成矿的流体包裹体证据

柴达木盆地中部一里坪盐湖含有大量的富锂卤水, 其锂品位是柴达木盆地各盐湖中最高的。柴达木盆地富锂卤水的成矿机理特别是古气候对盐湖卤水演变的控制作用是一个热点问题。本文选取一里坪盐湖HC2105钻孔的石盐样品为研究对象, 开展石盐铀系定年和石盐流体包裹体均一温度测试, 确定石盐析出时盐湖卤水的温度, 研究富锂卤水形成与古气候变化的耦合关系。通过石盐铀系定年, 推算出了HC2105钻孔上层石盐开始沉积的时间大约为40ka, 下层石盐沉积时间约在120~100ka之间。通过石盐流体包裹体均一温度的测试, 获得一里坪盐湖石盐析出时盐湖卤水温度介于8.8~30.1℃, 平均值温度为20.4℃, 所有样品最大值在21.4~30.1℃之间, 说明石盐析出时盐湖卤水温度是频繁波动的。结合石盐铀系定年的结果, 表明一里坪盐湖发生的两次较为明显的降温过程与石盐的析出相对应, 说明在柴达木盆地整体干旱的气候环境下, 盐湖卤水持续蒸发浓缩, 降温的发生不仅减少了物质来源的补给, 而且还降低了石盐的溶解度, 使石盐大量析出, 进一步加剧卤水蒸发浓缩程度, 有助于富锂卤水成矿。

     

倾斜影像自适应初始物方面元优化匹配算法

采用基于物方面元的最小二乘影像匹配方法匹配倾斜影像时,常出现深度不连续或高差较大区域影像连接点度数低或空三点过少问题。针对此问题,本文提出一种基于自适应初始物方面元的倾斜影像匹配算法。算法利用倾斜影像已有的初始内外方位元素及匹配过程中产生的物点信息,采用多片前方交会和物方差分的方法自适应计算物方面元的高程及法向量方向角初值,进而解决采用物方面元最小二乘影像匹配方法匹配地物高差较大区域的倾斜影像时,因初值不准导致在像方匹配同名点困难的问题。分别采用本文算法和物方面元初始状态为水平面元的最小二乘影像匹配方法对两组倾斜影像进行对比匹配验证。试验结果证明了本文算法的有效性。     

工业测量三维基准转换参数的全局最优算法

从全局最优的角度分析了工业测量空间三维基准转换时经常出现解不稳定现象的原因,利用最优初值和局部最优算法,可以获得唯一确定的全局最优解。结合实际工业测量应用中的公共点移站测量,用此方法可以获得更加稳定的转换参数,对于其他低信噪比平差问题出现解不稳定的现象提供了解决方法。     

空心包体应力计温度补偿元件的设计及应用

空心包体应力计广泛用于测量地应力,目前采用热敏电阻进行完全温度自补偿。通过对热敏电阻和DS18B20温度传感器进行综合比较和分析,发现采用DS18B20测量工作应变片的温度变化更有优势。设计了一种使用DS18B20作为敏感元件的测温电路系统,采用单片机进行控制,数码管进行显示,经实验室试验校核及在煤矿现场应用,证明了其可靠性和可行性。     

基于重砂鉴定技术的火山岩锆石精选与测年方法关系探讨

针对中浅变质沉凝灰岩锆石U-Pb同位素年龄分散幅度较大的现状,在湘中地区碧溪长安组底部凝灰岩几次采集样品测年不成功的情况下再次取样,通过室内重砂样品加工分选等工序,利用立体显微镜和偏光显微镜对锆石进行详细的矿物学特征对比分析,确定样品是否有来自不同时代、不同成因或不同地质背景的锆石.将精选出的锆石进行再次分选,分离成两组样品送往测年,采用LA-ICP-MS U-Pb法测得同沉积期的火山岩岩浆成因锆石年龄751±5 Ma和构造岩浆热事件年龄431.3± 4.3 Ma,两组年龄数据与区域地质事实吻合.由此认为对此类样品的锆石进行成因、形态与光学性质等方面的综合分析研究,将混合锆石进行分组,有助于同位素测年数据的有效集中,保证测年数据精度.本文研究表明重砂精细分析鉴定是同位素精准定年的基础.     

Uncertainty in Tropical Cyclone Intensity Predictions due to Uncertainty in Initial Conditions

Focusing on the role of initial condition uncertainty, we use WRF initial perturbation ensemble forecasts to investigate the uncertainty in intensity forecasts of Tropical Cyclone(TC) Rammasun(1409), which is the strongest TC to have made landfall in China during the past 50 years. Forecast results indicate that initial condition uncertainty leads to TC forecast uncertainty, particularly for TC intensity. This uncertainty increases with forecast time, with a more rapid and significant increase a...     

热液金刚石压腔在地质流体研究中的应用

热液金刚石压腔(HDAC)是专为模拟地壳温压条件下的地质作用而设计的,它尤其适用于观测水或其它流体与地质物质之间的相互作用。HDAC可时-190～1200℃,0～10GPa的热液体系进行实验,并可在实验的温压条件下．用各种先进的光学方法分析样品,更可以把实验的全程录像存档。充满流体的HDAC本身就可当做是一个人工合成的流体包裹体。因此它可以用来研究流体的状态方程和相关系。它又可时其它流体包裹体样品施加外压力,因此在热分析的过程中可免除包裹体的膨胀或爆破的困境。HDAC可应用到颇为宽广的温压范围,它已被广泛地用来观测各种化学体系的临界现象,包括在地质方面特别有用的含水硅酸盐体系。HDAC也可与同步辐射X光源相结合,而取得各种金属或稀土元素水溶液的x射线吸收精细结构(X-ray absorption fine structure;XAFS)光谱,因而时在热液里的金属或稀土元素络合物的组分和结构提供了最基本的资料。然而,X光的强度在透过金刚石时,因绕射和吸收而大大地减弱,因此应用一般的HDAC来获取那些吸收边在10keV以下的元素的XAFS光谱颇为困难。目前已有两种改良式的HDAC解除了这方面的困难,而时在元素周期表上的第一排过渡性金属元素和稀土元素的水溶液,提供清晰的XAFS光谱。这些资料可用来研究金属或稀土元素络合物在地质热液里的特性,及其在元素迁移和成矿作用方面的效应。而这些元素在地质应用方面特别重要。