超导重力仪检测2011年日本东北Mw9.0级地震前的重力扰动信号

对大地震前的扰动现象的研究有助于认识地震孕育的动力学过程,震前重力扰动已成为关注的热点之一. 对大地震前的扰动现象的研究有助于认识地震孕育的动力学过程,震前重力扰动已成为关注的热点之一. 为检验日本M_w9.0级地震是否存在震前扰动现象,本研究利用全球超导重力仪记录到的地震前后7天内20组秒采样数据进行分析. 经潮汐、大气改正等处理去除仪器的漂移及残余潮汐效应,得到非潮汐重力变化曲线.结果表明大部分振幅大于30×10^-8 m·s^-2的曲线反映了全球M_w≥6级地震引起的高频波动信号,其中11组数据在3月9日M_w7.3级前震之前出现了扰动现象.震前扰动可分解为三个频段,其中,低于0.1 Hz和高于0.18 Hz的分量分别反映了地震波动信号及非构造信息,中间频段(0.118~0.18 Hz)信号能够较大程度地压制地震波动信号、并同时保留异常扰动信息.它的振幅在3月7日10时之前基本保持约1×10^-8 m·s^-2,之后开始逐渐增大,到3月9日7.3级前震前后达到最大,此后振荡衰减,振幅保持约(5~10)×10^-8 m·s^-2,直至主震发生.中间频段信号的变化特征与主震前的应力迁移过程以及实验记录到的地震成核过程有许多相似之处;不过,震前重力异常是否与主震前的应力加速积累有关,仍待进一步研究.     

南京市降水化学特征及其来源研究

为了解南京江北地区降水化学特征,分析了2011年3—6月共25个降水日的109个降水样品中的主要水溶性离子,并利用后向轨迹模式探讨了降水气团来源.结果表明:1)南京地区3—6月降水主要受南、北2种气团影响,北方气团降水的主要离子浓度高于南方气团降水.2)海盐示踪法和相关性分析显示,降水中NO₃^-和SO₄^2-主要来自燃煤、工业排放和汽车尾气;Ca²⁺主要来自地壳源;Cl^-主要来自海洋;海洋源和陆源对Mg²⁺和K⁺都有贡献,Mg²⁺的陆源贡献大于海洋源贡献,K⁺受海洋源的影响程度要低于Mg²⁺.3)南、北气团初期降水的各离子浓度高于总降水的各离子浓度,且初期降水的主要离子的富集系数高于总降水.这说明在降水初始阶段,雨水对南京大气中污染物(气态污染物和颗粒物)的云下冲刷去除作用较强,降水的离子浓度最高,局地源对降水离子的贡献较明显.     

工程扰动下泥石流特征与工程影响分析

在我国西部大规模水电工程密集开发背景下, 人类工程活动已逐步成为工程扰动区内地质灾害发生的控制性因素。上田镇沟是一条典型的受工程扰动而形成的泥石流沟。本文以上田镇沟为例, 从泥石流形成过程、流体性质和活动特征分析其发育特征和发展趋势, 着重阐述了工程扰动对泥石流发生的作用, 并结合工程布置, 预测评价了该沟泥石流灾害的工程影响。     

青岛连三岛地区“荆山岩群”高压变质岩的变质时代和变质演化特征

青岛连三岛地区原划为古元古界荆山岩群中出露各类片岩、片麻岩。本文在前人研究的基础上,对连三岛地区出露的含榴黑云母斜长片麻岩、含榴云母片岩和含榴黑云母钾长片麻岩,进行详细的岩相学和矿物化学研究,确定其变质温压条件及其P-T演化轨迹,并采用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,获得了3个样品的原岩时代和变质时代,为全面深入认识其变质属性提供了进一步的重要依据。根据岩相学和矿物化学成分可以识别出两期矿物组合：第一期（峰期变质阶段）为Grt1+Kfs+Aln+Ph+Qtz;第二期（退变质阶段）为Grt2+Pl+Ep+Bt+Qtz;依据多硅白云母Si压力计、锆石Ti温度计以及GB-GBPQ矿物温压计,确定其峰期变质和退变质的温压条件分别为T=600~817℃、P=2.4~2.6GPa和T=431~456℃、P=0.48~0.82GPa。结合白云母部分熔融现象,上述两个变质阶段构成了一个折返早期升温降压,后穿过多硅白云母熔融反应线,最后降温降压的顺时针型演化的P-T轨迹。CL图像显示3个样品的锆石均具有典型的岩浆核-变质边结构;结合LA-ICP-MS锆石原位微区U-Pb定年和微量元素分析,3个样品分别获得了769~756Ma、~223Ma和213~216Ma三组年龄,分别与苏鲁造山带其他高压-超高压变质岩的新元古代原岩时代（700~800Ma）、峰期变质时代（240~225Ma）和角闪岩相退变质时代（215~205Ma）一致。对样品含榴黑云母斜长片麻岩（17LSD-1）和含榴云母片岩（18LSD-2）进行锆石Hf同位素分析,获得样品17LSD-1的εHf（t）=-23.2~2.8、tDM2C（Hf）=1712~2845Ma,表明其原岩主要来源于古元古代陆壳重熔;样品18LSD-2的εHf（t）=-13.9~8.6、tDM2C（Hf）=1113~2358Ma,表明样品形成时壳源物质成分占主导地位,同时部分幔源或新生地壳物质的加入,导致少部分εHf（t）偏正值。Hf同位素结果表明连三岛变质岩原岩的形成与扬子板块新太古代-早古元古代的陆壳重熔有关。对比前人的相关数据,无论是原岩时代、变质年龄还是变质演化特征,本文研究的连三岛地区片岩/片麻岩与苏鲁造山带的部分变质岩均具有相似的原岩属性和变质属性,因此推断其应归属为苏鲁超高压变质带的一部分,是三叠纪扬子板块向华北板块俯冲碰撞引发的高压-超高压变质事件的产物,不应再作为岩石地层单元划归为"荆山岩群"。     

GRAPES区域扰动预报模式动力框架设计及检验

设计了适用于四维变分同化系统的扰动预报模式GRAPES_PF。根据GRAPES的地形追随坐标非静力原始方程组,采用小扰动分离方法推导微分形式的线性扰动预报方程组,并利用与GRAPES非线性模式相似的数值求解方案求解线性扰动微分方程组。在设计扰动预报模式时采用了两个时间层半隐式半拉格朗日方案对动量方程、热力学方程、水汽方程和连续方程进行时间差分,空间差分方案的变量分布水平方向采用Arakawa C跳点网格,垂直方向采用Charney/Phillips跳层。利用代数消元法进一步推导得到只包含未来时刻扰动Exner气压的亥姆霍兹方程,进而通过广义共轭余差法(GCR)求解,在此基础上得到未来时刻扰动量的预报值。基于所开发的扰动模式开展了数值试验。首先在非线性模式中施加一个中尺度初始扰动高压,得到初始扰动在非线性模式中的后续演变,然后将相同的初始扰动作为扰动模式的初值进行时间积分,将扰动模式预报的结果与非线性模式的结果做了对比。结果表明,所开发的扰动模式GRAPES_PF较好地模拟了惯性重力内波的传播过程:初始高压扰动激发了一个迅速向外传播的惯性重力内波,...     

草原生态系统模式中参数不确定性导致的模拟结果不确定性研究

基于五变量草原生态系统理论模式,应用与参数有关的条件非线性最优扰动(CNOP-P)方法,探讨了由参数不确定性导致的草原生态系统模式模拟结果的不确定性问题。参数的不确定性可能来源于观测和（或）对物理过程描述等的不确定性。选取了五变量草原生态系统模式中具有物理意义的32个模式参数进行数值试验。试验结果表明,对所考察的32个模式参数,在一定的不确定性和给定的优化时刻范围内,单独优化每个参数所得CNOP-Ps的联合模态与同时优化32个参数所得CNOP-P的模态并不相同。比较了上述两类参数误差以及随机参数误差对草原生态系统模拟的差异。随机参数误差与上述优化方法所得参数误差的不确定性范围大小相同。数值结果表明,同时优化32个参数所得 CNOP-P 类型参数误差使得草原生态系统模拟的不确定性程度最大。这种影响表现在使得草原生态系统转变为沙漠生态系统,或者使得草原生态系统转变为具有更多生草量的草原生态系统。上述数值结果不依赖于优化时间和参数不确定性程度的大小。这些数值结果建议我们应当考虑多参数的非线性相互作用来研究草原生态系统模式模拟的不确定性问题,并且揭示出CNOP-P方法是讨论上述问题的一个有用的工具。     

地质勘探钻孔轨迹计算新模型

确定钻孔轨迹是分析处理钻孔偏斜问题的前提。将测斜参数中的孔深s作为变量,用多项式函数逼近的方式建立钻孔轨迹的参数方程,推导了确定钻孔轨迹空间位置的数学模型,通过算例表明模型有较好的精度。     

顾及轨迹地理方向的监控视频浓缩方法

针对视频浓缩研究未引入运动目标轨迹地理方向进行分析,所实现的可视化效果不能区分表达不同轨迹方向的运动目标的问题,提出了顾及轨迹地理方向的监控视频浓缩方法。该方法使用单应模型将运动目标轨迹由图像空间映射至地理空间,利用属性阈值聚类（quality threshold clustering,QT）算法对轨迹出入口进行聚类,实现轨迹地理方向分析。在对轨迹进行映射聚类处理的基础上,通过选取虚拟场景视点实现视频浓缩背景构建,生成轨迹类拟合中心线作为运动目标显示轨迹,并通过构建轨迹类表达模型实现运动目标显示排序,最终实现视频浓缩构建。实验结果表明,该方法能依据轨迹地理方向对运动目标进行区分表达,并能灵活调整不同轨迹类的表达策略。     

A study of thunderstorm formation along dry lines

利用EC再分析资料、VDRAS资料以及多种观测资料,对2014年8月16日天津地区非典型环流形势下局地暴雨过程的中尺度特征进行分析。结果表明：（1）在对流发生前,偏东气流将海上暖湿空气输送到天津上空,使得天津上空大气水汽含量突增,为短时强降水的发生提供充足的水汽条件;（2）天津西侧雷暴在近地面形成辐散气流,向天津地区输送干冷平流形成干线,当锋生扰动向东推进时,与来自渤海湾的暖湿气流相遇,加强了扰动,触发了天津城区附近对流的发展;（3）干线在东移过程中,与正在向北推进的阵风锋在天津东南部的水汽大值区相碰,且阵风锋以南的中尺度急流为短时强降水的发生提供了源源不断的水汽,使强降水的进一步发展;（4）近地层冷暖空气的交汇,配合中低层气旋式切变,为降水发展的动力机制。

     

东风带扰动影响西太平洋副热带高压短期东西向移动的热力强迫分析

利用NCEP/NCAR 1 000～10 hPa 2.5 °×2.5 °日平均再分析资料,分析2003年6月22—25日热带对流层上空东风带扰动影响西太平洋副热带高压（简称西太副高,下同）短期东西进退的热力强迫过程,并探讨了相应机制。结果表明:东风带扰动附近非绝热效应分布和强度的变化影响着西太副高东西向的运动;西太副高短期东西向移动有趋“冷”的趋势,即西太副高向非绝热加热减弱或者非绝热冷却增强方向移动;在西太副高突然东退前后,东风带扰动东、西侧的非绝热加热效应出现明显的变化,主要体现为东风带扰动东侧非绝热冷却效应增强和东风带扰动西侧非绝热冷却效应减弱东退的特征,而且在对流层300 hPa高度附近表现最为明显;在非绝热加热效应影响因子中,垂直输送项最为重要,其次为局地变化项,水平平流效应最不显著,因此,垂直输送作用和局地变化作用引起的非绝热效应的变化是影响西太副高突然东退的主要原因。