未来月球熔岩管科研工作站能源供给的数值模拟

在月球熔岩管内建立科研工作站可以避免很多自然灾害, 因此月球熔岩管长期被认为是人类探索月球建造科研基地的理想场所.Apollo 15和Apollo 17实测资料表明月表具有极低的导热系数, 所以月球风化层的温度在深度超过50 cm的区域保持在较低的恒定值(~250 K).因此, 在熔岩管内建立科研工作站需要考虑维持人类宜居温度的供热问题.在不考虑熔岩管轴向热量流失的情况下, 本文建立了二维瞬态热传导的有限元数值模型, 定量研究了位于赤道和极地地区的单位轴向长度(1 m)熔岩管加热到宜居温度的时间、维持在宜居温度所需要的供给功率以及利用太阳能给熔岩管供电等问题.结果表明, 对于直径为20 m的单位长度的管洞, 在Apollo测量点和极地地区分别采用6280 W及16328 W的加热功率一个月球日内就可以将其加热到宜居温度(~293.15 K).在维持宜居温度阶段, 熔岩管壁热量在向四周传递的同时热流也在逐渐减小.结果也表明, 为了节约能源, 月球科学研究站应建在赤道地区平均温度较高、深度较深、直径较大的熔岩管处.而且如果在熔岩管壁处增加0.5 m厚度的风化层作为绝热层可以进一步减小加热功率和热量损失.因此, 在加热阶段位于赤道地区直径为20 m且含绝热层的熔岩管在前三年需要20L~120L W(L(m)为实际熔岩管的轴向长度)的加热功率和0.06L~0.4L m²的太阳能电池板.3年后, 仅需15L W的功率和0.05L m²的太阳能电池板即可满足室温需求.我们的研究将为今后在月球熔岩管内建立科学研究基地提供科学指导.

     

中国近海盆地油气地质特征及勘探开发进展

通过半个多世纪的海洋油气勘探实践与科技创新,中国近海盆地油气勘探开发取得了长足进展和里程碑式的突破。2010年,中国海洋油气年产量突破5 000×104 t油当量大关,实现了建成“海上大庆”的目标。2011年以来,中国近海油气勘探开发进入了高速发展阶段,海域油气产量增长迅猛,目前,渤海盆地原油年产量已超过3 000×104 t且油气产能还在递增。系统阐明了中国近海含油气盆地构造结构类型、沉积充填特征、油气成因类型及烃源供给关系、油气成藏组合类型及运聚成藏模式等基本油气地质特点,概括分析了中国近海主要盆地油气（水合物）勘探开发进展,以期为挖掘已获得重大发现的盆地的剩余资源以及有效指导新盆地油气的高效勘探开发提供借鉴。     

渤海湾盆地垦利A油田石油地质特征及成藏模式

针对垦利A油田油气成藏条件和成藏模式认识不清的问题,结合研究区构造特征和沉积背景,综合运用钻井、测井、分析化验等资料,对垦利A油田油气成藏条件和富集规律进行深入剖析。结果表明：莱州湾凹陷北洼和南次洼沙河街组沙三中段、沙四段均发育优质烃源岩,油源供给充足;储集层储层物性好,盖层区域分布稳定,形成3套有利储盖组合;油源断层、渗透性砂体和不整合面构成良好的油气输导系统;油气富集层位具有“西浅东深”特征。基于上述认识,建立了3种油气成藏模式：构造东部为近源“侧向式”成藏模式,在古近系沙河街组和中生界潜山成藏;构造中部为远源“阶梯式”成藏模式,具复式成藏特征;构造西部为远源“网毯式”成藏模式,在新近系馆陶组成藏。     

顾及有效角动量与IGS超快解数据的极移预报方法

极移高精度预报对卫星实时定轨、深空探测器导航等应用至关重要.本文提出了一种联合有效角动量(Effective Angular Momentum, EAM)与国际全球卫星导航系统服务组织(International GNSS Service, IGS)提供的超快解数据进行极移预报的方法.该方法基于IGS超快解数据得到的极移第1天预报值, 对引入EAM得到的极移预报结果进行校正, 获得联合预报值.首先, 基于LS(Least Squares)+AR(Auto-Regressive)模型实现了引入EAM的极移预报, 相对国际地球自转与参考系统服务组织(International Earth Rotation and Reference Systems Service, IERS)提供的公报A数据, 在超短期(第1~10天)预报跨度可以得到更高精度的极移预报结果, 其中大气和海洋角动量发挥了主要作用.其次, 鉴于IGS超快解数据精度高、更新快的特点, 以IGS超快解为基础数据, 基于LS+AR模型可以得到极移第1天预报值, 其精度显著优于IERS公报A的极移第1天预报值.最后, 利用第1天预报值对顾及有效角动量的预报结果进行校正获得了联合预报值, 进一步提高了超短期极移预报精度(尤其是第1~5天).2020年7月24日—2022年1月30日间的联合预报结果表明: 第1~20天的预报值总体优于IERS公报A的预报值.其中, 第1~10天的预报精度显著提升, 在预报第1天, X、Y方向预报值相对公报A预报值的精度提升分别可达39.5%~62.3%和24.5%~51.9%;在预报第10天, 相对公报A预报值的精度提升分别可达28.0%~28.9%和21.9%~23.4%.

     

阿富汗地震R/S分形特征及地震活动性分析

地震的发生具有非线性特征,分形理论能够刻画地震时空分布特征及其变化过程。本文基于R/S分析方法确定阿富汗主要地震带的分形特征,利用ARIMA模型对兴都—库什山地震带可能发生的年度最大震级进行预测。R/S分析表明,兴都—库什山地震带Hurst指数为0.9125,地震活动记忆周期为8年; 苏莱曼山地震带Hurst指数为0.7281,地震活动记忆周期为9年。兴都—库什山和苏莱曼山地震带地震活动的变化趋势与历史变化一致,且兴都—库什山地震带的趋势延续性比苏莱曼山地震带更为显著。ARIMA模型预测结果显示,2022—2026年兴都—库什山地震带可能发生的年度最大震级分别为M_b6.2、M_b6.1、M_b5.8、M_b5.8和M_b6.1。     

多时相InSAR技术的廊坊地区地下水体积变化研究

基于时序InSAR函数模型,分别建立了单主影像和多主影像时序InSAR误差模型,在理论上完善了时序InSAR数学模型。利用构建的随机误差模型,模拟试验研究了随机误差模型对时序InSAR待估参数精度的影响。结果表明,与等权模型相比较,加权模型(随机误差模型)估计的参数精度有一定提高;但由于加权条件下的参数估计模型复杂、计算效率低,目前利用等权方法进行时序InSAR的参数估计更简便易行。     

总体最小二乘方法在三维坐标转换中的应用

工程测量中经常需要实现不同坐标系下成果的相互转换,而高精度的转换参数是完成这一工作的基础。获取基准转换参数的实质就是利用公共点在两套坐标系下的坐标,根据相似变换原理建立误差方程求解。传统的最小二乘（LS）相似变换法只考虑了公共点在一套坐标系下的误差,与实际情况不符。基于此,探讨了坐标参数化的平面基准转换方法,解决了考虑公共点在两套坐标系下坐标都含有误差时高斯-马尔科夫（Gauss-Markov,G-M）模型不成立的问题,以相似变换原理为基础,采取通用的最小二乘方法解算基准转换参数。     

有向线对象细节拓扑关系模型

轨迹在地理空间中相对一条有向线移动时,可能发生多次进入、离开、穿过、相遇、折返、停留等拓扑关系。针对轨迹-有向线的时空关联特征,提出语义关联的轨迹-有向线移动过程模型:基本思路是将轨迹-有向线的复杂拓扑细节描述为若干局部拓扑关系的组合,从拓扑和语义的角度描述轨迹相对于有向线的移动过程。最后设计并实现了面向该模型的关系模式,并以两类典型请求为例,分析了轨迹-有向线移动过程的纯SQL查询分析技术。     

正规化矩阵正定时半参数估计量的统计性质

对于包含系统误差和粗差的观测数据,本文将混合Cook距离引入到半参数模型中,实现了粗差的定值定位。首先,构造补偿最小二乘函数,利用泰勒展式,根据均值漂移模型与删失模型的等价性,导出了观测数据中剔除第i个观测数据前后参数分量和非参数分量相应估计值之间的关系式,为粗差的定位分析奠定了基础。其次,将混合Cook距离作为诊断统计量,进行粗差定位分析,得到了参数分量和非参数分量的诊断统计量的简洁计算公式,为了提高粗差定位的准确性,给出了混合Cook距离参数 Q 和C的一些常用形式,通过合理选择相应参数,计算参数分量和非参数分量的距离函数,实现粗差的定位,并将系统误差和粗差从观测数据中区别开来。最后通过模拟算例和实测数据验证了本文方法的正确性。     

基于DEnKF方法的考虑次网格变异性的MODIS雪盖同化

基于通用陆面模型(CoLM)和确定性集合卡尔曼滤波算法发展了一个考虑模型次网格变异性的MODIS雪盖同化方案,提高雪深模拟的估计精度。利用北疆阿勒泰地区5个气象站点2007年11月至2008年4月逐日雪深观测数据对同化结果进行了验证。结果表明,该同化方案不需要对MODIS雪盖观测数据进行扰动,能明显提高雪深模拟的精度。另外,雪深同化结果与地面观测雪深具有一致的时间变化趋势,能准确地反映积雪深度在各个不同时段的变化特性。