三维地形直流电阻率有限元法模拟

基于稳定电流场的基本方程、三维区域满足的边值问题以及相应的变分问题,研究了三维起伏地形条件下电阻率的有限单元数值模拟算法. 离散积分区域时,以三棱柱为最小研究单元,推导了含有地形特征信息的三线性插值型函数以及单元刚度矩阵. 采用变带宽、一维数组方式只存储稀疏刚度矩阵中非零元素,能够节约内存. 利用Cholesky分解法只分解一次大型稀疏矩阵,通过回代可以求出方程组的全部解,当求解有多个供电点的测深问题时可以缩短计算时间. 模型计算表明,在水平层状介质模型上,三维计算结果与解析解或二维数值解十分吻合,计算精度满足误差要求. 在二维山脊上的二极剖面或三维山谷上的中间梯度剖面上,其三维计算结果与相应模型的土槽实验结果或边界元法计算结果也非常接近.     

起伏地表复杂介质波动方程有限元数值模拟方法

波动方程数值模拟是深入研究地震波传播规律的有效方法.有限差分法因其方法简单、精度高而得到了广泛的应用.但其缺点是不能准确模拟具有复杂几何形态的物性界面.因而当遇到起伏地表或复杂构造时,求解精度低.为了准确模拟起伏地形、复杂构造和复杂介质条件下的地震波场,本文采用有限元法模拟二维声波方程.用三角形单元模拟地形和速度界面;把单元内的场和波速均看作单元上的线性函数,以适应复杂介质压制边角散射;采用吸收边界条件去除来自截断边界上的反射;采用集中质量矩阵和集中阻尼矩阵使得显式时间递推无需对矩阵求逆,提高了计算效率.对模型的计算表明该方法正确有效.     

基于CALMET-WRF耦合的复杂地形下导线覆冰的精细化数值模拟研究

利用耦合了WRF模式的CALMET模型,对2022年1月5—10日山西省南部中条山区导线覆冰事件的天气背景场进行了数值模拟,在评估了WRF和CALMET对气象要素的模拟效果的基础上,分别利用WRF和CALMET模拟的气象场驱动Makkonen覆冰模型,对本次导线覆冰过程进行了数值模拟,得到了如下结论:1)相比于WRF模式的模拟结果,CALMET降尺度后的气象场能更符合实际地形影响下近地面温度场和风场的分布规律,其模拟的近地面低温区(气温<0 ℃)范围较WRF模拟范围更大。2)CALMET的气温均方根误差整体较WRF模式减小0.5～1 ℃,相关系数由0.5～0.8提升至0.6～0.85;风速的均方根误差较WRF减少了1 m/s,相关系数较WRF提升0.2,说明WRF模式结合CALMET模拟气象场更加接近真实观测结果。3)利用CALMET降尺度场驱动覆冰模型能较好地反映微尺度地形下电线积冰的时空分布特征,各杆塔模拟的覆冰厚度偏差较WRF显著减小了2 mm,且降低了模式对覆冰启动的滞后时间。     

锦绣黄岩蟠龙洞古地下洞室群的科学发现及初步分析

位于浙江黄岩的蟠龙洞是古人采石后遗留下来的一座大型地下洞室群,目前已被开发为锦绣黄岩旅游区。实地量测表明,洞室群中的3号洞高达64.3m,是世界上目前已知大型古地下工程的最高者。作者对该古地下工程数百年不倒的原因进行了初步分析,并发现了诸多蕴藏于其中的古代朴素科学思想和高超技术。     

不同地形条件对沙漠植物生长和沙地土壤水分的影响

对沙坡头地区人工植被固定沙地内不同地形条件下土壤水分和植物生长的变化进行了研究。结果表明,沙地土壤水分的变化以及植物生长的变化依照不同的地形条件表现出一定的规律性。沙地土壤水分含量由高至低的变化趋势根据地形条件依次表现为:丘间低地>迎风坡>坡顶>背风坡;灌木植物密度和盖度与土壤水分变化密切相关,由大到小的变化趋势同样为:丘间低地>迎风坡>坡顶>背风坡;而草本植物密度和盖度可能还受结皮等其它环境因素的影响,由大到小的变化趋势为:背风坡>坡顶>迎风坡>丘间低地。     

Experimental study of the ground motion on a large scale topographic hill at Kitherion (Greece)

We present the results of an experiment about the effects on the seismic ground motion of a hill of large dimensions (6km long, 3km large and 700m high) near Corinth (Greece). We installed 7 seismometers across the hill, and analyzed the ground motion with different methods: the classical spectral ratios (CSR) and the horizontal to vertical spectral ratios calculated both on noise (HVNR) and earthquake data (RF). The amplification at the resonant frequency (around 0.7Hz) is low, as expected, but one of the two stations installed at the top exhibits large amplification (up to a factor of 10) at 3Hz. The comparison between the H/V results and the CSR ones suggests that the former method is able to point out the fundamental frequencies of a hill. Amplifications and spatial localization predicted by numerical 3D modeling are consistent with the experimental data only at frequencies lower than 1Hz.     

陕西泾阳M_S4.8地震前地震活动特征

从小震活动的时空分布以及测震学参数的变化出发,分析了泾阳地震前地震活动的异常特征。研究结果表明:泾阳MS4.8 地震前地震活动存在短期异常,但无明显短临前震活动。     

对区域数值模式(REM)的改进及数值试验

针对中尺度地形对我国天气影响的重要性,对REM先后进行水平、垂直分辨率的提高,并运用常规报文资料获得初始场,运用包络地形方法获得模式所需的地形资料,对1994年7月12─13目的大暴雨个例进行了数值试验,结果表明,仅提高REM的水平分辨率,对降水预报有一定的改进和提高,但多报出了几个大暴雨中心。而对模式水平及垂直分辨率均提高后（称此模式为C模式）,其降水场、形势场的预报有明显的改进和提高,虚假降水中心消失,C模式的水平、垂直分辨率基本上是协调的。     

利用T/P卫星测高资料构造中国近海及邻域平均海平面和海面地形

在对T/P卫星4年1992年10月–1996年10月测高数据的编辑及预处理基础上,采用stacking处理技术构造出中国近海及邻域（0°–40°N,105°–135°E）相对于GRS80参考椭球的30'×30'年平均海平面,其总体精度达到±8.3cm（均方根）水平。验证了中国近海及邻域的平均海平面在总体上呈东南高、西北低的趋势。利用JGM-3和OSU91A混合模型的重力大地水准面,直接从平均海平面中扣除大地水准面起伏的影响,并采用“剪切”法得到中国近海及邻域完整到20阶次的海面地形模型的球谐函数表达式,验证了中国近海及邻域海面地形在总体上为正的格局,并对其构造特征作了初步探讨。     

Partial Pressure of Carbon Dioxide in Coral Reef Lagoon Waters: Comparative Study of Atolls and Barrier Reefs in the Indo-Pacific Oceans

Factors controlling the CO₂ system parameters, including the partial pressure of CO₂ (PCO₂) in coral reef waters, were investigated in three mid-oceanic reefs of the Indo-Pacific region. Surface water PCO₂ in the lagoons of Majuro Atoll and Palau barrier reef in the Pacific were 25 µatm and 48 µatm higher than those of the offshore waters, respectively, while South Male Atoll lagoon of the Maldives in the Indian Ocean exhibited relatively small difference in PCO₂ compared to the offshore water. Observations from Majuro Atoll and Palau barrier reef are consistent with the view that calcium carbonate production predominates in coral reefs. On the other hand, results from South Male Atoll can be attributed to the thorough flushing of the lagoon, which is connected to the open ocean by numerous deep channels. The offshore-lagoon PCO₂ difference depends on system-level net organic-to-inorganic carbon production ratio while reef topography, especially residence time of the lagoon, has a secondary effect on the magnitude of the offshore-lagoon difference. A potential for releasing CO₂ might be more evident in an enclosed atoll where the reef water has a longer residence time. Oceanic atoll and barrier reef lagoons, which are in the terminal stage of evolutionary history of oceanic volcanic islands, have the potential to release CO₂ to the atmosphere.