基于地磁垂直分量反相位现象的地下畸变电流正演计算

基于毕奥萨伐尔定理正演模拟不同深度和强度的电流感应磁场空间分布及其随时间的变化,并根据甘东南地区大地电磁测深反演的电性结构成果,定量计算2013年岷县漳县MS6.6地震前的畸变电流强度,发现其感应磁场在Z分量上的叠加效果与实测数据差异较小。该模型在一定程度上解释了此次地震前出现的大范围地磁低点位移现象,可应用于出现低点位移现象且电性结构比较清楚的地区。     

河口型水源地供水安全风险分类评估方法比选研究

为科学评估河口型水源地供水安全风险,基于水源地特点,在建立相应供水安全风险评估指标体系的基础上,采用层次分析法确定指标权重,结合选取灰色关联度法和BP神经网络法对某河口型水源地分别开展供水安全风险分类评估。以某次咸潮入侵事件数据为例,经采用两种方法评估后对比表明:灰色关联度法能较好地解决评价指标难以准确量化和统计的问题,具有定性与定量相结合评价精度较高的优点,更适合于河口型水源地供水安全风险分类评估。该水源地风险分类评价等级由高到低依次排序:水量风险(较高)→应急风险(较低)→工程风险(较低)→水质风险(低),其结果与实际相符。     

基于图像处理的异重流与系泊结构物作用模型试验研究

异重流广泛存在于江河入海口附近,速度快、破坏力强,给近海工程的施工作业带来不小的难度。为了研究系泊结构物在异重流作用下的运动响应,基于图像处理技术,采用开闸式异重流模型试验方法,将异重流和结构物作为研究对象。利用图像处理技术处理由高速摄像机拍摄的结构物运动图片,从而获得结构物运动的时历曲线。对比讨论了不同密度比的异重流对结构物运动的影响,同一密度比的异重流对处于不同深度结构物运动的影响。研究结果表明：结构物运动受异重流密度的影响较大,结构物的运动幅值随着密度的增大而增大。处于高密度流体非混合层的结构物受到异重流的作用会产生大幅度的顺时针旋转和正x方向偏移;位置较高的方柱受到淡水的主导作用,会产生逆时针旋转和负x方向偏移。位于盐水与淡水剧烈混合区域的方柱并不会产生单一方向的偏移,而是在平衡位置附近波动。     

琼东南盆地北礁凹陷梅山组单向迁移水道特征及成因探讨

深水区重力流与底流交互作用的过程、响应及动力学机制是海洋沉积学研究的前沿和薄弱环节。本文通过三维地震资料,在深水区北礁凹陷南西部梅山组发现多条相间分布的长条形顺直强振幅水道,垂直于西沙隆起(南部隆起)北斜坡走向,向南西方向单向迁移,水道具有南西陡(凹岸或陡岸)北东缓(凸岸或缓岸)的特征,该类水道分为侵蚀界面和水道砂-堤岸泥过渡复合体系两个单元,侵蚀界面在凹岸的削截反射明显多于凸岸,水道砂-堤岸泥过渡复合体振幅强度由凹岸强振幅逐渐过渡为凸岸弱振幅。分析认为,该类水道发育于中中新世半深海环境,不同于向底流下游方向单向迁移的峡谷,它们向底流上游方向发生单向迁移,并提出其成因模式:前期来自南部的浊流下切形成负向地貌单元(水道),底流对这一地貌单元进行改造,形成迎流面缓(凸岸)背流面陡(凹岸)的地貌,同时驱使浊流上部顺底流方向偏移,形成溢岸浊流沉积,致凹岸沉积速率低,凸岸沉积速率高,这样就迫使水道逆底流方向偏移。沉积物源、中层水相关底流、古气候和海平面的变化、北礁凸起古地形控制是该区单向迁移强振幅水道发育的因素。本研究在南海首次发现这种向底流上游方向单向迁移的水道,是底流与重力流交互作用的新型类型,对古海洋、古气候研究,深水油气勘探有着重要的意义,希望引起地质学家的重视。     

Experimental and numerical study of current-induced artificial upwelling

The aim of the current paper is to investigate hydrodynamic characteristics of the artificial upwelling induced by ocean currents. Experiments were performed in a flume at different density difference heads, horizontal current velocities and upwelling pipe diameters. A three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) model was employed on wider range of parameters for further analysis. The performance of the numerical model has been confirmed by the experimental findings. The present results show that the volume flow rate of current-induced artificial upwelling is influenced by geometrical parameters and inclination angle of the pipe, the horizontal current velocity and vertical distribution of water density. In ideal two-layer density stratified water, the critical current velocity to generate upwelling linearly increases with the increase of the density difference, and the maximum rising height for upwelling is inversely proportional to the density difference. Feasibility analysis was taken by using current and density profiles of the East China Sea near Dongji Islands, which provides an useful reference for engineering practice.     

平直斜坡上破波带内质量输移流对污染物输移影响的数值研究

破波带内外都有质量输移流存在,其对破波带内污染物输移有怎样的影响,需要进一步深入研究。本文基于实验以及考虑质量输移流的对流扩散数学模型研究了平直斜坡上破波带内质量输移流对污染物输移影响。数学模型包括波浪模型、近岸流模型以及对流扩散模型。首先建立了破波带内污染物输移数学模型,其中波浪场基于波能守恒方程来计算,波导流场基于Longuet-Higgins提出的辐射应力模拟,污染物对流扩散方程中考虑了质量输移流的影响,并利用算例验证该数学模型。其次简要介绍了平直斜坡上破波带内污染物输移实验,并分析了污染物输移特性。连续投放污染物会形成污染带,本文分析了两种波况下不同时刻污染带与岸线夹角的变化,以及污染物在垂直岸线和沿岸线方向的输移速度,结果表明对两种波况来说在初始10-40s污染团向岸线方向输移速度分别约为0.05m/s、0.017m/s,之后速度分别减小为0.001m/s、0.011m/s。数值模拟结果与实验结果比较表明：考虑质量输移流的模拟结果与实验更为吻合。因而,通过实验以及数模研究表明破波带内质量输移流对破波带内污染物在垂直岸线方向的输移有重要影响,而对沿岸方向的输移则影响较小。     

山东半岛沿岸海域悬浮体时空分布及形成机制分析

依据2015年GOCI(geostationary ocean color imager)卫星影像反演的悬浮体浓度数据,分析了山东半岛沿岸海域表层悬浮体质量浓度和锋面月变化特征,揭示该海域悬浮体的分布特征和扩散格局,并结合风速、波高以及海表温度数据,对其控制因素进行初步探讨。结果显示:研究区内悬浮体质量浓度整体表现为冬季最高,春秋次之,夏季最低的分布特征;悬浮体扩散过程可以划分为4个阶段,冬季稳定外输,春季向岸退缩,夏季近岸贮存,秋季向外扩散。此外,山东半岛近岸存在一条悬浮体质量浓度高于10 mg/L的浑浊带,该浑浊带同样表现出季节变化,它在秋季开始形成,其悬浮体含量、幅宽及延伸范围在冬季达到最大,春季减弱,夏季消失。研究认为山东半岛沿岸海域的表层悬浮体来源主要是海底沉积物的再悬浮。风场、海浪以及沿岸流的强弱变化对悬浮体分布和输运的季节变化有重要的控制作用:风场和海浪影响海水混合搅拌强度,改变海底沉积物再悬浮作用的临界深度,进而影响表层海水悬浮体浓度,致使悬浮体浓度与风浪的月际变化趋势基本一致;沿岸流携带高浓度悬浮体沿山东半岛输运形成沿岸浑浊带,沿岸流的强度变化直接控制浑浊带的季节变化。     

浙中沿岸流及其对风和潮汛的响应

根据浙江中部近海2018年4月—2018年10月的近岸锚系流速观测数据和同步的风速风向数据,结合锚系点周边水域全潮大、中、小潮水文观测资料,进而分析了该海域水流的变化特征。锚系点余流主要沿着与等深线平行的方向(东北-西南向),余流散点图的主轴方向为25.5°(东北偏北向),沿着主轴方向的余流与垂直于主轴方向的余流标准差分别为0.12m/s和0.02m/s。余流北分量和风速北分量具有良好的相关性,两者月平均时间序列的相关系数达到了0.96,逐时整点时间序列的相关系数为0.69。锚系点余流具有13.37 d和28.49 d的周期性变化特征,该周期与大、小潮的更替周期非常接近。小潮期间,潮流的强度相对较弱,余流对风的响应较为显著,余流和风的相关性较好,两者相关系数为0.72;而在大潮期间,潮差较大且潮流流速较强,余流和风的相关性相对较差,两者相关系数为0.30。本研究,得到了锚系点及其周边水域的流速分布特征,初步获悉天文潮和风场等的非线性作用对研究区域潮流和余流的影响,可以为浙江中部沿岸海洋开发和环境保护提供动力学方面的依据。     

钦州湾溢油数值模块及其应用

本文应用水动力模型及溢油模块对代表性风况下钦州湾金鼓江的溢油事故进行情景模拟,且水动力模型结果与实测潮位和实测潮流吻合较好。低潮时发生溢油,不同风况下油粒子在5.5-8.5h后漂到金鼓江上游养殖区。高潮时发生溢油,油粒子在不同风况下漂移轨迹差别较大,例如无风时油粒子在钦州湾颈和三墩外海附近往复运动,而南风3.3m/s工况下油粒子将最终影响大榄坪港区的东南端。另外,高风速下不利风向会缩减油膜抵达敏感区的时间,同时风速越大,蒸发越快。因此风场对溢油模型有重要意义,今后将在精细化WRF模型基础上优化溢油模型并构建溢油决策系统,为地方经济发展和海洋环境保护提供科技支撑。     

Tectonic and oceanographic process interactions archived in Late Cretaceous to Present deep‐marine stratigraphy on the Exmouth Plateau,offshore NW Australia

Deep‐marine deposits provide a valuable archive of process interactions between sediment gravity flows, pelagic sedimentation and thermohaline bottom‐currents. Stratigraphic successions can also record plate‐scale tectonic processes (e.g. continental breakup and shortening) that impact long‐term ocean circulation patterns, including changes in climate and biodiversity. One such setting is the Exmouth Plateau, offshore NW Australia, which has been a relatively stable, fine‐grained carbonate‐dominated continental margin from the Late Cretaceous to Present. We combine extensive 2D (~40,000 km) and 3D (3,627 km²) seismic reflection data with lithologic and biostratigraphic information from wells to reconstruct the tectonic and oceanographic evolution of this margin. We identified three large‐scale seismic units (SUs): (a) SU‐1 (Late Cretaceous)—500 m‐thick, and characterised by NE‐SW‐trending, slope‐normal elongate depocentres (c. 200 km long and 70 km wide), with erosional surfaces at their bases and tops, which are interpreted as the result of contour‐parallel bottom‐currents, coeval with the onset of opening of the Southern Ocean; (b) SU‐2 (Palaeocene—Late Miocene)—800 m‐thick and characterised by: (a) very large (amplitude, c. 40 m and wavelength, c. 3 km), SW‐migrating, NW‐SE‐trending sediment waves, (b) large (4 km‐wide, 100 m‐deep), NE‐trending scours that flank the sediment waves and (c) NW‐trending, 4 km‐wide and 80 m‐deep turbidite channel, infilled by NE‐dipping reflectors, which together may reflect an intensification of NE‐flowing bottom currents during a relative sea‐level fall following the establishment of circumpolar‐ocean current around Antarctica; and (c) SU‐3 (Late Miocene—Present)—1,000 m‐thick and is dominated by large (up to 100 km³) mass‐transport complexes (MTCs) derived from the continental margin (to the east) and the Exmouth Plateau Arch (to the west), and accumulated mainly in the adjacent Kangaroo Syncline. This change in depositional style may be linked to tectonically‐induced seabed tilting and folding caused by collision and subduction along the northern margin of the Australian plate. Hence, the stratigraphic record of the Exmouth Plateau provides a rich archive of plate‐scale regional geological events occurring along the distant southern (2,000 km away) and northern (1,500 km away) margins of the Australian plate.