西南地区东部一次大暴雨的中尺度数值模拟

利用中尺度数值模式MM5V3 5对2007年5月23-25日发生在贵州的一次大暴雨过程进行48 h的数值模拟研究,并结合天气形势、雷达回波和卫星云图演变对此次过程进行分析.结果表明:模式较成功地模拟了这次强降水过程,模拟出了暴雨的强度、位置以及随时间的变化.导致这次大暴雨发生的主要影响系统是中尺度低涡,它的稳定维持是暴雨产生的主要原因.中尺度系统的发展、增强、减弱,主要由低层的正涡度产生.高层辐散、低层辐合、强烈的垂直上升运动是大暴雨天气维持和发展的可能机制之一,强降水与强烈的上升运动区和正涡度区有很好的对应关系.     

渤海的海冰数值预报

根据渤海气候和冰情特点,在已有海冰模式研究基础上,提出模拟海冰增长、消融和漂移的动力－热力学模式。模式冰厚分布由开阔水、平整冰和堆积冰三要素表示。该模式已与数值天气预报模式、大气边界层模式、潮流模式联结,并于１９９０年到１９９６年在国家海洋环境预报中心进行渤海和北黄海冰情预报。其数值预报产品包括冰厚、密度集、冰速、冰外缘线、冰脊参数、局地冰厚以及接近石油平台的冰漂移轨迹等,传送到国家海洋预报台和渤海石油公司等有关用户。为了客观评价模式和检验预报结果,在逐日预报后进行统计检验。本文概述渤海冰情、卫星遥感应用、冰模式及其预报结果和检验。     

初值不确定性对暴雨数值预报影响的初步研究

为了研究初值不确定性对我国南方暴雨数值预报的影响,依据历史降水资料的统计分型,选取华南暴雨型、江淮暴雨型和黄淮暴雨型等三类型中具有代表性的暴雨过程,采用AREM模式以不同资料分析场(常规观测资料、NCEP和ERA40同化分析资料)作为初值进行暴雨预报对比试验。试验结果表明,对于各类型暴雨,不同资料初值的差异都会引起暴雨数值预报结果的较大差异;在此基础上,采用经验正交函数(EOF)分析方法,分析了各类暴雨初值误差及其变化信息,从中提取出主要的误差分量,并对这类误差的数值预报影响进行了敏感性试验和预报验证,结果显示,寻找和消除主要的初值误差,对改进暴雨数值预报结果具有重要作用。     

青藏高原冬春季雪盖对东亚夏季大气环流影响的数值试验

利用ＩＡＰ２－ＬＡＧＣＭ进行了青藏高原冬春季雪盖异常对东亚夏季大气环流、加热场和降水影响的数值试验。结果表明，该影响十分显著，持续性很强。当高原冬春季雪盖异常增厚、范围扩大时，夏季（ＪＪＡ）高原地区及我国北方５００ｈＰａ位势高度降低，南方变高，西太平洋副高减弱。大气对雪盖异常的响应呈明显的波列特征。我国北方大部地区土壤温度降低，南方土壤温度升高。夏季各月降水异常分布形势并不完全一致，但与同期５００ｈＰａ高度场异常分布形势有关。     

离岸深水全直桩码头动力简化计算方法研究

离岸深水全直桩码头结构长期承受波浪力、撞击力等动荷载作用,仅从静力角度分析不能满足工程设计要求。为研究离岸深水全直桩码头结构动力简化计算方法,利用ABAQUS软件建立了全直桩码头的嵌固点模型和结构-地基相互作用的三维弹塑性有限元模型。基于所建立的有限元模型,采用模态分析法研究了上述码头结构的自振特性。分析表明,结构基本周期较长,与波浪力、撞击力荷载周期接近,结构动力响应突出。进一步计算发现,全直桩码头结构在波浪力、撞击力荷载作用下的动力响应有限元计算结果与采用单自由度系统位移动力放大系数理论公式计算结果吻合较好,由此提出全直桩码头结构动力响应可按单自由度系统位移动力放大系数理论公式进行简化计算。在此基础上,结合规范中的m法、p-y曲线法、NL法提出了上述码头结构动力简化计算方法,通过与动力有限元计算结果对比,验证了所建立简化计算方法的正确性。     

现代海底块状硫化物矿床储量估算方法探讨

海底块状硫化物矿床具有巨大的经济价值和良好的开发前景。但是由于勘探难度和技术手段的限制,在全球已经发现的600多个海底热液喷口和硫化物矿床中,不到5%的矿床进行了详细的勘探,进行资源量计算的矿床更是屈指可数。选择适当的方法估算储量对于深海资源开发意义重大。本文系统总结了前人估算海底硫化物储量的方法,并以勘探程度相对较高、数据资料相对丰富的Atlantis-II-Deep矿床和Solwara 1矿床为例,评析了前人采用不同储量计算方法得到的结果和各种方法计算的准确性;针对有一定钻孔数据的TAG硫化物堆丘,采用距离反比法重新计算了储量,并和块段法估算的结果进行对比。得到以下结论:(1)海底硫化物矿体形态是制约储量估算方法适用性的一个重要因素;(2)传统几何法可以在极低勘探条件下估算海底硫化物储量量级;(3)对于海底硫化物储量估算,地质统计学的精度高于传统几何法;(4)较高勘探条件下距离反比法可以与地质统计学相互对照、验证;(5)在一定钻孔数量的条件下,可以应用距离反比法进行海底硫化物储量估算。     

天然气中甲烷和CO2的二元同位素特征

不同成因的天然气由于形成温度不同,往往会有不同的稳定同位素特征。但是,由于经常不能同时获得天然气以及它的生成母体的同位素成分,很难用单独的C或H同位素成分来确定它的形成温度。在形成天然气时,不同的温度会形成不同的二元同位素的浓度,温度越低,二元同位素的比例越大,因此只需要知道天然气本身的二元同位素的浓度,就可以确定形成温度,从而避免了需要知道天然气生成母体的同位素成分这一难题。本文利用高级量子化学计算,预测了不同温度下天然气中甲烷和CO2气体的二元同位索（Clumped isotope）的特征,提供用于天然气成因分析的新方法。     

广东省电白县观珠镇根竹园地热田地热资源储量计算与评价

电白县观珠镇根竹园地热田地热流体主要赋存于花岗岩风化裂隙和构造裂隙中,热储呈带状,受断裂构造控制,地热流体温度60℃～78℃,地热田规模较小,地面有温、热泉出露。本文通过地热田的地质条件、地下热水的温度、水质及储量,对开采的技术条件及储量作出评价,为合理开发地热资源提供水文地质依据。     

构造物理化学的思路、研究和问题

构造物理化学是研究地壳物质受构造作用产生的物理和化学变化相互关联的领域。构造力可以分解为两部分一部分是均应力,指各向相等的应力,它叠加在原有压力之上,并且影响着各种化学反应的平衡,也是成岩、成矿和变质作用的影响因素。另一部分是差应力,固体中受外力作用普遍产生差应力,它引起地壳物质变形,产生各种构造形迹。构造物理化学特别关注构造作用产生或引起的压力、温度及其他的物理化学条件的变化,研究这些构造附加参量对各种化学平衡的影响,逐渐发展成为独立的学科研究领域。     

Analysis and simulation of magma mixing processes in 3D

Magma mixing structures from the lava flow of Lesbos (Greece) are analyzed in three dimensions using a technique that, starting from the serial sections of rock cubes, allows the reconstruction of the spatial distribution of magmas inside rocks. Two main kinds of coexisting structures are observed: (i) “active regions” (AR) in which magmas mix intimately generating wide contact surfaces and (ii) “coherent regions” (CR) of more mafic magma that have a globular shape and do not show large deformations. The intensity of mingling is quantified by calculating both the interfacial area (IA) between interacting magmas and the fractal dimension of the reconstructed structures. Results show that the fractal dimension is linearly correlated with the logarithm of interfacial area allowing discrimination among different intensities of mingling.

The process of mingling of magmas is simulated using a three-dimensional chaotic dynamical system consisting of stretching and folding processes. The intensity of mingling is measured by calculating the interfacial area between interacting magmas and the fractal dimension, as for natural magma mixing structures. Results suggest that, as in the natural case, the fractal dimension is linearly correlated with the logarithm of the interfacial area allowing to conclude that magma mixing can be regarded as a chaotic process.

Since chemical exchange and physical dispersion of one magma inside another by stretching and folding are closely related, we performed coupled numerical simulations of chaotic advection and chemical diffusion in three dimensions. Our analysis reveals the occurrence in the same system of “active mixing regions” and “coherent regions” analogous to those observed in nature. We will show that the dynamic processes are able to generate magmas with wide spatial heterogeneity related to the occurrence of magmatic enclaves inside host rocks in both plutonic and volcanic environments.