南大洋混合层的时空变化特征

过去对南大洋的研究受限于长期观测的缺乏,而现在地转海洋学实时观测阵(Arrayfor Real-timeGeostrophicOceanography,Argo)项目自开始以来持续提供了高质量的温度盐度观测,使系统地研究南大洋海洋上层结构成为可能。本研究使用2000—2018年的Argo浮标观测数据,分析了南大洋混合层深度(Mixed Layer Depth, MLD)的时空分布特征。结果表明:南大洋混合层存在明显的季节变化,冬春两季MLD在副南极锋面北侧达到最高值并呈带状分布,夏秋两季由于海表加热导致混合层变浅,季节变化幅度达到400m以上;在年际尺度上,MLD受南半球环状模(Southern HemisphereAnnularMode,SAM)调制,呈现纬向不对称空间分布特征,这与前人结果一致;本文指出在所研究时段,南大洋混合层在90°E以东,180°以西有加深趋势,而在60°W以西,180°以东有变浅趋势,显示出偶极子分布特征,并且这种趋势特征主要是风场的作用。     

基于高分辨率风场的海洋近惯性能通量计算——时空特征及其影响因素

基于高分辨率CFSR(climate forecast system reanalysis)风场资料、气候态海洋混合层厚度资料和卫星高度计海面高度异常资料,本文估计了大气风场向全球海洋混合层的近惯性能通量和近惯性能量输入功率,并探究了混合层厚度、风场时间分辨率、经验衰减系数和中尺度涡旋涡度对近惯性能通量和能量输入功率的影响。浮标实测风场和流速表明,本文所用的风场和阻尼平板模型可用于估计风场向全球海洋的近惯性能通量。本文计算得到的大气向全球海洋输入近惯性能量的功率为0.56TW(1TW=10~(12)W),其中北半球贡献0.22TW,南半球贡献0.34TW。在时间上,风场的近惯性能通量呈现各个半球冬季最强、夏季最弱的特征,这和西风带风场的季节变化有关。在空间上,近惯性能通量的高值海域为南、北半球西风带海洋,尤其是南大洋。混合层厚度和风场空间不均匀性使得西风带近惯性能通量呈现纬向变化,即海盆西部强于海盆东部。风场时间分辨率对近惯性能通量的估计至关重要,低时间分辨率风场对近惯性能通量的低估达到13%—30%。阻尼平板模型中的经验衰减系数对近惯性能通量估计的影响不超过5%。中尺度涡旋涡度仅改变近惯性能通量的空间分布,而对全球近惯性能量输入功率的影响可以忽略。     

多层砂土地基扩底桩单桩抗压模型试验及颗粒流模拟研究

利用室内半模试验和颗粒流数值模拟,揭示多层砂土地基扩底桩单桩抗压承载特性及变形特征。结果表明,通过对比分析极限承载力与H_h/D(持力层厚度与扩大头直径之比)的关系可以看出,单桩的抗压极限承载力随H_h/D逐渐增加,当H_h/D超过2.0时,极限承载力基本不再增加,此时的单桩抗压极限承载力稳定在300.01~303.25 N,是H_h/D=0.5时极限承载力(183.83 N)的1.65倍。扩大头下部土体发生局部压缩-剪切破坏,破坏面从扩大头底面边缘向斜下方扩展,在水平方向影响范围达到最大后逐渐向桩内侧收缩;荷载作用越大,地基破坏区域越大,相应的极限抗压承载力也越大;持力层厚度增加,扩大头分担的荷载比例增大,分担的荷载达到稳定需要的桩顶位移也越大,H_h=0.5 D试验扩大头分担的荷载比例稳定时为60%,对应的桩顶位移约为29 mm;桩顶位移达到33 mm后,H_h=1.0~3.0 D试验稳定在63%~65%之间;通过细观颗粒流理论对砂土移动特性的研究发现,持力层厚度从0.5 D增大至2.0 D,破坏面的起始扩展角度从31°增大至42°。数值模拟研究结果与模型试验数据吻合效果良好,证明该方法分析多层砂土地基扩底桩单桩抗压荷载传递机理是可行的。     

海底扇对外大陆架划界的潜在影响

自《联合国海洋法公约》1994年生效以来,外大陆架划界工作引起了地质、法律等多学科研究者的共同关注。为论证海底扇这一特殊海底地形在外大陆架划界工作中可能产生的影响,通过对全球典型的10个海底扇共同特征的统计,运用CARIS LOTS 4.0划界软件,对《联合国海洋法公约》第76条中2大重要地质因素——大陆坡脚位置和沉积物厚度进行了分析和研究,对孟加拉海底扇、蒙特利尔海底扇及印度海底扇3个全球典型的海底扇进行了外大陆架区域的划界分析,探讨了海底扇的发育及其对地貌的改造作用,以及对划界结果可能造成的影响。结果显示,影响海底扇发育的3大主要因素——构造环境、沉积物供给和海平面变化,使大陆坡脚位置的确定成为大陆架划界工作中面临的首要且关键的问题,对外大陆架的划界结果有潜在影响。而海底扇复杂的地质背景和特征,无疑对划界时使用《联合国海洋法公约》中的规定条款提出了新的挑战。在考虑海底扇影响的前提之下,陆坡坡脚位置会因其地形的变化向前推进或后退,峡谷和水道的分布对选区剖面确定最大坡折点的位置也会带来较大影响。因此,在外大陆架划界工作中,不但需要考虑《联合国海洋法公约》中的法律条款,海底扇及影响其形态、分布等3大重要因素的规律性,也是未来划界工作中需要进一步深入研究的重要问题。     

新疆库木塔格-沙尔湖发现151.34米的巨厚煤层

3月17日,东疆煤炭资源勘查项目在库木塔格-沙尔湖预查区取得重大突破,发现了厚度为151．34m的巨厚煤层,这是目前东疆地区单层煤厚度最大的煤层。 据新疆地矿局第一地质大队库木塔格-沙尔湖煤炭资源勘查项目地质技术负责人王世新介绍,该孔设计孔深为700m,当钻进到472．2m时进入了第12层煤层,到3月17日623．54m时打穿了这层主煤层,厚度达到151．34m。     

Thickness distribution and extent of sea ice and snow in Prydz Bay and surrounding waters observed in 2012/2013 austral summer

Three ship-based observational campaigns were conducted to survey sea ice and snow in Prydz Bay and the surrounding waters(64.40°S–69.40°S, 76.11°E–81.29°E) from 28 November 2012 to 3 February 2013. In this paper, we present the sea ice extent and its variation, and the ice and snow thickness distributions and their variations with time in the observed zone. In the pack ice zone, the southern edge of the pack ice changed little, whereas the northern edge retreated significantly during the two earlier observation periods. Compared with the pack ice, the fast ice exhibited a significantly slower variation in extent with its northernmost edge retreating southwards by 6.7 km at a rate of 0.37 km?d-1. Generally, ice showed an increment in thickness with increasing latitude from the end of November to the middle of December. Ice and snow thickness followed an approximate normal distribution during the two earlier observations(79.7±28.9 cm, 79.1±19.1 cm for ice thickness, and 11.6±6.1 cm, 9.6±3.4 cm for snow thickness, respectively), and the distribution tended to be more concentrated in mid-December than in late November. The expected value of ice thickness decreased by 0.6 cm, whereas that of snow thickness decreased by 2 cm from 28 November to 18 December 2012. Ice thickness distribution showed no obvious regularity between 31 January and 3 February, 2013.     

利用三维地震资料研究夹河煤矿煤层厚度

夹河煤矿位于徐州市西北部,设计生产能力为140万t/a,新构造活动不强,构造稳定性较好。通过对矿区地震特征、煤储层特征分析,认为区内煤层稳定且储量大,该文以夹河煤矿为例,利用常规解释方法和地震属性参数技术解释了2煤层的煤层厚度,分析了地震属性剖面及煤层厚度图的成图方法,从而找出煤层厚度的变化规律,取得了较好的地质效果,为矿井采掘提供高精度地震勘探资料。     

利用接收函数研究郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区地壳结构特征

利用郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区的261个宽频带地震台站5年记录的763个远震波形数据,计算并筛选得到了10846条远震P波接收函数.采用P波接收函数H-κ法得到了该区的地壳厚度和壳内平均泊松比值,并采用共转换点叠加法进一步揭示台站下方Moho界面的起伏形态.研究发现：⑴研究区Moho界面埋深在27～40 km范围内变化,平均深度在～34 km,总体上以郯庐断裂带为界呈现出东薄西厚的特征.地壳厚度在不同块体之间或者是块体内部存在着明显差异,表明不同的地质构造单元经历了不同的构造演化过程.⑵研究区地壳泊松比在0.15～0.32之间变化,平均泊松比为0.24,略低于全球陆壳和中国陆壳平均泊松比值;然而,较大的泊松比浮动范围却意味着研究区内地壳物质具有强烈的横向非均匀性及物质组成的复杂性.沿郯庐断裂带展布着一条NNE-SSW方向的泊松比高值异常带,推测是镁铁质基性岩沿郯庐断裂带上涌至地壳所致,亦或是高温高压的幔源热物质底侵至下地壳所致.⑶研究区的地壳厚度和壳内平均泊松比存在着反相关的关系;地壳厚度和地表地貌特征呈镜向关系,即造山隆起区Moho界面埋藏较深,而平原盆地区Moho界面埋藏较浅.Moh...     

云顶以下臭氧对TOMS反演臭氧总量的影响及反演方法的理论研究

目前紫外后向散射反演臭氧总量的所有算法,都将云考虑成不透明的Lambertian反射体,并假定云顶有效反照率不随波长的变化而变化.然而本文通过模拟计算发现,由于云散射、瑞利散射、臭氧吸收三种作用的综合结果,云顶的有效反照率是与波长相关的,即使光学厚度比较大的云,辐射也可由云顶继续向下传输,因而会受到云顶以下臭氧吸收的影响.用V7方法进行反演,模拟计算结果表明：云的出现使得云顶以下,特别是云内光程增强,导致紫外波段的臭氧吸收衰减增大,所以反演出的臭氧总量值比真实值偏大,本文称这种现象为“云吸收效应”,并讨论了该效应的影响因子.最后,在辐射传输模拟的基础上建立一套反演算法,大大减弱了“云吸收效应”的影响.     

基底摩擦属性和脆性层厚度对背驮式盆地地貌形态及形成演化的影响:来自物理模拟的启示

对背驮式盆地的形成机制进行分析有利于深入理解油气运聚成藏的过程及其机理。前人研究已基本揭示了背驮式盆地的构造几何学特征及可能的动力学来源,但有关背驮式盆地的形成机制及其控制因素的物理模拟探索,所开展的研究工作还不足。本文主要根据基底摩擦属性差异和脆性层厚度变化,设计了两个系列5组实验模型,对背驮式盆地的成因机制进行了分析和探讨。研究表明：1）脆性层厚度是控制背驮式盆地形成的关键因素,太薄的脆性层厚度不利于形成背驮式盆地,而较厚的脆性层有利于背驮式盆地的形成;2）基底摩擦强度在一定程度上也影响背驮式盆地的形成,褶皱—冲断带根带基底高摩擦和前缘低摩擦强度,对背驮式盆地的形成具有促进作用;褶皱—前缘高摩擦强度则阻碍背驮式盆地的形成;3）只有根带具有较大的脆性层剪应力,同时前缘构造带具有较小的基底剪应力,在力学上具备一定的动力学平衡,才能形成形态较为清晰的背驮式盆地;4）四川背驮式盆地的形成与青藏高原的强烈隆升所提供较大的剪应力和川东构造带的基底软弱层改变了该区的基底摩擦强度等密切相关。该研究成果对进一步深入理解背驮式盆地的形成演化具有重要的指示意义。