云粒子测量系统的定标方法研究

云粒子测测量系统是开展云降水物理和人工影响天气研究的关键测量仪器。目前我国使用的这类仪器主要是由国外进口。不仅仪器的定标依赖于厂家使得用户在时间和经济上的代价很大,而且传统的玻璃珠定标方法也存在易粘连等缺陷。针对这个现状,提出一种新的定标方法。利用成熟的喷墨打印技术和视觉测量技术,产生可控、稳定的5种直径(10~50μm)连续微水滴,来定标云粒子测量仪器。本文详细描述了实现此定标方法的系统原型结构,分析了影响系统工作性能的因素,通过对同一CDP(Cloud Droplet Probe)探头定标与传统方法进行对比。结果表明,此方法能够满足云粒子测量系统的定标需求,该定标方法较传统方法易于控制且性能良好。     

粒子下落末速度和粒子谱形参数对降水模拟影响的数值研究

数值模式能否准确地对降水过程进行预报,很大程度上取决于云微物理参数化方案能否准确地对云内的物理过程进行描述。目前显式云微物理参数化方案中对粒子的下落速度、不同直径粒子的浓度分布两方面的微物理特征,分别使用质量加权下落末速度和粒子谱进行描述。因此,参数化方案中不同的描述方式直接影响数值模式对降水过程的模拟结果。本文使用耦合了一种新的体积水法双参数云微物理参数化方案的WRF模式（Weather Research and Forecasting Model）3.5.1版本对发生在2013年5月8日的一次华南强降水过程进行模拟,分别对Ferrier和Locatelli两种质量加权下落末速度计算方法,以及常数参数和根据东亚地区实际观测结果改进的谱形参数两种粒子谱形参数设置的模拟结果进行分析,并对他们的四组参数组合预报结果进行评估。结果表明:（1）质量加权末速度的改变对降水强度有一定影响;（2）粒子谱形参数对模拟降水的强度和发展都有明显的影响,且谱形参数对本次降水模拟的影响强于下落末速度的影响;（3）Ferrier质量加权末速度和改进的谱形参数的组合试验组对降水的预报效果,相对其他三组试验有较明显的优势。     

极光粒子沉降研究:谱形式及其在极区大气中的传输

分析了近年来南极地区极光沉降粒子的卫星、火箭、地面观测和研究结果,分别给出了极光椭圆区、极盖区、南大西洋异常区和极尖／极隙区粒子沉降的形式来源和特点。并根据磁尾研究的新进展,提出极光粒子沉降谱存在另外两种形式谱：（１）κ分布谱;（２）κ分布加上一个或多个脉冲谱,这两种谱来源于磁尾中性片区（绝热区非绝热区）。南极不同的区域,极光粒子有不同的沉降特点。这些沉降对极区电离层产生极大的影响。根据带电粒子在磁化大气中运动的Ｆｏｋｋｅｒ Ｐｌａｎｋ 方程,利用带电粒子在大气中传输的电离理论,导出极光粒子谱在极区大气中传播的解析表达式,对各种极光粒子谱在极区中的演化规律加以分析,并以此来解释在南极地区探测到的不同高度的极光电子谱的演化     

海水中碳酸根与固体粒子的相互作用

本文研究了海水中碳酸根在固体粒子上的吸附。碳酸根在各种因素颗粒物上的吸附程度上大小顺序为：赤铁矿〉δ－ＭｎＯ２〉水锰矿〉ＳｉＯ２,最大吸附量可达到约２ｍｇＣ／ｇ吸附剂,且最大吸附值均在天然海水ｐＨ（ｐＨ８）左右。在低ＰＨ时,碳酸根对ＮａＣｌ介质中砷酸根的吸附没有影响,在高ｐＨ时,则降低了砷酸根在固体颗粒物上的吸附量,因此碳酸根的存在对其他阴离子的吸附会产生竞争作用。     

基于萤火虫和蝙蝠群智能算法的瑞雷波频散曲线反演

反演瑞雷波频散曲线能有效获取地层横波速度和厚度.但由于其高度的非线性、多参数、多极值等特点,传统的全局搜索方法易出现收敛速度慢、早熟收敛及搜索精度低的问题.鉴于此,本文提出并测试了基于萤火虫优化算法（FA）和带惯性权重的蝙蝠优化算法（WBA）的新的瑞雷波频散曲线反演策略.在瑞雷波频散曲线反演中,FA全局搜索能力强,但后期搜索精度低,而WBA局部搜索能力强,搜索精度高,但易出现早熟收敛.故本文将二者结合,提出了一种新的优化策略,称其为WFBA,即在反演前期使用FA,后期使用WBA,很好地解决了FA后期搜索精度低及WBA早熟收敛的问题.本文首先反演了三个典型理论模型的无噪声、含噪声的数据,验证了WFBA对瑞雷波数据反演的有效性与稳定性.然后将WFBA与WBA、FA单独反演以及不含惯性权重的FBA和粒子群优化算法（PSO）反演的结果进行了对比,说明了WFBA相对于WBA、FA、FBA和PSO具有更稳定、收敛速度更快、求解精度更高等优点.最后,反演了来自美国怀俄明地区的实测资料,检验了WFBA对瑞雷波数据反演的实用性.理论模型试算和实测资料分析表明,WFBA很适用于瑞雷波频散曲线的定量解释,具有很高的实用性价值.     

基于贝叶斯框架的各向异性页岩储层岩石物理反演技术

页岩岩石物理建模旨在建立页岩矿物组分、微观结构、流体填充与岩石弹性参数的关系.对四川盆地龙马溪组页岩进行岩石物理建模研究,针对页岩黏土含量高、层间微裂缝发育等特点,利用Backus平均理论描述页岩黏土矿物弹性参数,利用Chapman理论计算与水平微裂缝有关的VTI各向异性,并利用Bond变换考虑地层倾角的影响.提出以黏土矿物纵、横波速度和孔隙纵横比为拟合参数进行岩石物理反演的方法,并引入贝叶斯框架减小反演的多解性.由已知的黏土矿物纵、横波速度和孔隙纵横比作为先验信息,并以测井纵、横波速度作为约束条件建立反演的目标函数,同时利用粒子群算法进行最优化搜索.计算结果表明,基于先验约束和粒子群算法的反演方法能够较准确地反演黏土矿物的弹性参数、孔隙形态参数以及裂缝密度等参数.计算得到的黏土纵、横波速度较高,并且在一定范围内变化,这可能与龙马溪组页岩的黏土矿物组分中具有较高弹性模量的伊利石含量较高有关,同时也与黏土定向排列等微观物性特征有关.反演得到的裂缝密度与纵波各向异性参数ε呈明显的正相关,而与横波各向异性参数γ相关性较小.另外,页岩各向异性参数与黏土垂向的纵横波速度有较强的相关性.     

电子束流激发的电子声波数值模拟

通过一维静电粒子模拟程序研究了电子束流不稳定性,其中束流电子的温度远大于背景电子的温度.结果发现,所激发的波动主要是电子声波,波动的演化经历了线性增长和非线性饱和两个阶段.在非线性饱和阶段,由于电子声波相速度随频率是变化的,它可以通过非线性相互作用将背景比较冷的电子加速到很高的能量.此外,还研究了束流电子的温度、束流电子和背景电子的相对密度以及束流电子的漂移速度对电子束流不稳定性的影响.     

黑河地区沙漠气溶胶浓度和谱分布特征

本根据黑河地区的观测结果．着重分析了沙漠气溶胶浓度及其谱分布特征。沙漠气溶胶浓度较低，其中细粒子占绝对优势。扬尘时气溶胶浓度显增加，其中粗粒子增加幅度最大．比平时高20倍以上．直径(D）在2.0-10．0μm间的粗粒子浓度比重从晴天的1.9％上升到9．6％。中等降雨对D>4．0μm的沙漠气溶胶粒子的清除效率非常高(>90％)，但对总浓度的清除效果不很明显(42．5％)，尤其是对其中的D<0．4μm的小粒子(32．8％)，因此0．5相似文献   

基于InSAR监测和PSO-SVR模型的高填方区沉降预测

基于小基线集干涉测量技术（small baseline subsets interferometric synthetic aperture radar, SBAS-InSAR）和机器学习知识对高填方区域进行地表沉降监测及预测,对工程项目的施工、检修、运营等工作都具有重要的指导意义。文章以重庆东港集装箱码头为研究对象,选取2018—2019年覆盖研究区的31景Sentinel-1A数据,利用SBAS-InSAR技术获取该区域的地表沉降数据,并进行内外精度评定;通过信息量模型分析地表沉降易发地地势特点,选择预测点位;通过灰色关联分析计算动态影响因素与沉降量之间的灰色关联度,使用主成分分析法从影响因素中提取出主成分,构建训练集和测试集,通过粒子群算法-支持向量机法（particle swarm optimization-support vector regression, PSO-SVR）预测模型对测试集数据进行预测。为验证该模型在高填方区域沉降预测的可靠性和优异性,将自回归差分整合移动平均模型（autoregressive integrated moving average model,...     

基于粒子群算法的浮筒配置优化问题的研究

针对传统的验证法在解决浮筒配置问题中存在的计算量大、计算时间长、工作重复性强等缺点,提出了一种将浮筒纵向位置配置和浮筒充气量综合考虑、一体优化的方法。文章将各种合理性校验准则作为约束条件,通过逼近沉艇起浮瞬间和浮起后的平衡状态,来求取各对浮筒的纵向位置和充气量,将浮筒配置问题转换为一个多目标、多约束的最优化问题。在此基础上,根据粒子群优化算法的特点,提出了一种双向搜索策略,来求解浮筒配置优化问题。这种方法简单实用,计算时间短,无需人工干预,算法运行一次可获得多组配置方案供决策人员选择。算例表明用这种方法来解决浮筒配置问题是可行的、有效的。