Parameterization of the non-local thermodynamic equilibrium source function with chemical production by an equivalent two-level model

The classic two-level or equivalent two-level model that includes only the statistical equilibriumof radiative and thermal processes of excitation and quenching between two vibrational energy levelsis extended by adding chemical production to the rate equations. The modifications to the non-localthermodynamic equilibrium source function and cooling rate are parameterized by φc, which characterizesthe ratio of chemical production to collisional quenching. For applications of broadband emission of O3 at9.6 μm, the non-LTE effect of chemical production on the cooling rate and limb emission is proportionalto the ratio of O to O3. For a typical [O]/[O3], the maximum enhancements of limb radiance and coolingrate are about 15%-30% and 0.03-0.05 K day-1, respectively, both occurring near the mesopause regions.This suggests that the broadband limb radiance above ～80 km is sensitive to O3 density but not sensitiveto the direct cooling rate along the line-of-sight, which makes O3 retrieval feasible but the direct coolingrate retrieval difficult by using the O3 9.6 μm band limb emission.     

兰州市南山绿化地裸地冬季地表辐射及能量收支对比

利用2005年12月7~29日在兰州市皋兰山顶获取的地气相互作用观测资料,对比分析了冬季典型晴天和平均状态下绿化地与裸地地表辐射、能量收支及土壤温、湿度的日变化特征。结果表明:绿化地和裸地太阳总辐射、大气长波辐射很接近,地表短波和长波向上辐射因不同下垫面特征不同而差异较大;地表能量平衡绿化地、裸地均以感热输送为主,土壤热通量和潜热输送很小,尤其是潜热通量,峰值往往不超过10 W.m-2;观测发现绿化地感热比裸地高,这一反常现象值得进一步研究证实;观测期平均特征与晴天比较接近,表明云和降雪的扰动影响有限;绿化地、裸地地表日平均反照率相对稳定,绿化地日平均反照率在0.20~0.28之间变化,裸地在0.25~0.31之间变化,平均值分别为0.21和0.29。     

Water Self-Softening Processes at Waterfall Sites

Many rivers in tropical and subtropical karst regions are supersaturated with respect to CaCO3 and have high water hardness. After flowing through waterfall sites, river water is usually softened, accompanied by tufa formation, which is simply described as a result of water turbulence in fast-flowing water. In this paper, a series of laboratory experiments are designed to simulate the hydrological conditions at waterfall sites. The influences of air-water interface, water flow velocity, aeration and solid-water interface on water softening are compared and evaluated on a quantitative basis. The results show that the enhanced inorganic CO2 outgassing due to sudden hydrological changes occurring at waterfall sites is the principal cause of water softening at waterfall sites. Both air-water interface area and water flow velocity increase as a result of the "aeration effect", "low pressure effect" and "jet-flow effect" at waterfall sites, which greatly accelerates CO2 outgassing and therefore makes natural w     

自然电场法与高密度电法联作在西江中下游岩溶区找水中的应用

基于溶洼区浅层岩溶地下水的渗流特性,研究富水岩溶地质结构在地下水渗流作用下引起的自然极化及由此形成的自然电场的分布特征,通过自然电场法与高密度电法联作,利用科研和中国地质调查局地质调查项目中探采结合井位的综合物探结果,探讨以自然电场法为主导、辅以高密度电法等综合物探方法,在西江中下游岩溶石山地区不同水文地质环境中寻找岩溶地下水的成功应用效果与失败的经验教训。研究结果表明,感应类电法（如瞬变电磁法、音频大地电磁测深法、地面核磁共振法、激发极化法、声频大地电场法、甚低频电磁法等）受电网、通信网络等人为电磁场干扰较严重;高密度电法抗人为电磁场干扰的能力较强,信噪比较高,但勘探深度相对较浅,且易受炭泥质灰岩、岩溶矿产等良导电岩矿体的干扰。自然电场法利用岩溶地下水运移引起的富水岩溶地质结构自然极化特征,自然电场异常与动态地下水的补给与运移状态关系较密切,自然电场法与基于探测目的体导电特性的高密度电法联作寻找溶洼区浅层地下水可起到方法互补、相互印证、提高探测分辨率与精度的作用。     

掺入膨润土中的石墨最大粒径确定方法

核废料处置库缓冲层除要具备良好的隔离防渗外,还需要有卓越的导热性能。为此,论文以钠基膨润土为基础,混入高导热率天然石墨,配置兼具防渗-导热功能的缓冲材料。按照相同的石墨掺入率（20%,质量比）,把最大粒径为50目、100目、200目和325目的石墨分别掺入膨润土,形成均匀的石墨-膨润土混合物。开展膨润土-石墨混合物自由膨胀率、恒体积膨胀力和渗透等水-力特性试验,探讨石墨粒径对膨润土-石墨混合物水-力性能的影响。结果表明,相同石墨掺入率下,最大粒径100~200目的石墨和膨润土混合,可以形成更好的缓冲材料,其渗透系数最小,而膨胀力最大。究其原因,应与石墨-膨润土的接触方式相关。石墨呈扁平状结构,粒径较大时,石墨和膨润土被压实后,容易在扁平结构末端形成未被充填的孔隙;而石墨粒径较小时,石墨和膨润土颗粒接触面积增大,石墨属于憎水性材料,膨润土-石墨界面处提供了更多渗漏通道。研究结论为配置核废料处置库缓冲层材料提供了科学参考。     

东营凹陷热流体活动及其对水-岩相互作用的影响

从气体地球化学、有机质热变、包裹体均一温度、古地温梯度、成岩矿物、重金属元素和岩浆活动等方面证实了东营凹陷发生了大量的热流体活动.热流体主要沿活动性较强的深大断裂运移至浅部, 并以侧向强迫对流为主, 同时具有多期次活动的特点.热流体通过改变温度场和地温梯度以及带入一些无机物质, 导致水-岩相互作用强度和类型的差异.      

南水北调水源北京西郊回灌的水岩相互作用模拟

南水北调水进京后余裕水可能回灌至地下储存,以涵养严重亏损的地下水资源。为研究地下回灌后的水岩相互作用,为南水北调水的合理利用提供技术参考,本次试验利用丹江口水库水和北京西郊地下水、西郊砂样开展了两地原水七种配比下的模拟含水层试验。结果表明:当含水层中丹江口水库水占比较高时,可能发生程度较高的阳离子交换吸附和钾长石的溶解;各含水层发生硝化反应,且丹江水占比越高,硝化反应越显著;各含水层发生显著的碳酸平衡作用,白云石和方解石在饱和状态下持续溶解并趋于稳定,表明南水北调水回灌将引起地下水硬度的升高。     

基于滑体渗透性与库水变动的滑坡稳定性变化规律研究

在三峡工程试运行期间,库区滑坡因地质结构和渗透性的不同,其变形情况存在明显差异,因此,除研究滑坡地质结构外,还应加强不同渗透性滑坡在库水变动下的稳定性响应规律研究。以三峡水库库首区黄荆树滑坡实例为计算模型,分析库水位在175～145 m间以0.5～2.0 m/d变化时4种不同渗透性滑坡的渗流场特征;再以库水影响系数? 和稳定性变化率为评价指标,研究在滑体渗透性和库水变动条件下的滑坡稳定性变化规律。研究表明,当库水影响系数? 在-0.107～-0.322时,稳定性变化率? 最大,且随? 减小滑坡稳定性增加率? 减小;当? 在-0.644～-769.231时,随? 减小稳定性增加率? 变化不明显;当? 在576.923～769.231时,库水位上升时滑坡稳定性降低较少;当? 在0.107～384.615时,影响系数? 与稳定性变化率? 的相关性不明显。其结果对于库区滑坡的监测预警有较强的应用价值     

一种单层城市冠层模式的建立及数值试验研究

本文在引进先进的城市地表能量平衡方案 (Town Energy Balance, 简称TEB) 的基础上建立了一个单层城市冠层模式, 并对南京市典型居民区1 km2范围内的局地尺度地表能量平衡各分量进行离线模拟, 将模拟结果与同期观测值作了比对, 发现: TEB方案对城市地表能量平衡各分量的模拟效果良好, 而该方案的模拟性能受建筑物表面材料反照率取值的影响较大。在离线研究的基础上, 本文又将TEB方案成功耦合到南京大学区域边界层模式 (NJU－RBLM) 中, 作为该模式的地表能量平衡参数化方案之一, 分别选取该边界层模式中原有的地表能量平衡参数化方案SVAT (Soil－Vegetation－Atmosphere－Transfer model) 和新引入的TEB方案对冬夏两季不同个例进行模拟, 以常规近地面气温观测资料和Landsat卫星观测的地表反照率资料对模拟结果进行比较, 结果表明: TEB方案对原大气边界层模式的模拟效果有明显改善, 对近地面热力场的改善效果尤为明显, 可以很好地模拟出城市冠层中的“陷阱效应”。     

荆江三口分流变化及三峡水库蓄水影响

长江中游荆江的水沙通过三口洪道分流入洞庭湖,三口分流是荆江-洞庭湖关系调整的驱动因子,为揭示其变化特征及三峡工程运用的影响,基于大量的原观数据,系统研究了近60年三口分流比的变化过程,提出其显著调整特征及诱发因素,引入径流还原计算方法,量化了三峡水库不同运用方式对三口分流量的影响幅度。结果表明:①特大洪水及重大人类活动等诱发因素作用下,三口分流比出现4~5年持续性减小的趋势调整期,之后进入分流比稳定恢复的平衡调整期;②2003-2014年,三峡水库汛前枯水补偿调度使得三口分流量年均增加8.000亿m3,汛后蓄水使得三口分流量年均减小29.00亿m3,对三口分流综合影响量为年均减少21.00亿m3,占同期三口年均分流量的4.29%。