一种新的土壤冻融特征曲线模型

土壤冻融特征曲线(SFTC)可以描述冻融过程中未冻水含量随负温的变化关系。准确刻画土壤冻融特征曲线对土壤的冻融过程及相关的水热耦合运移研究至关重要。以往研究中土壤冻融特征曲线适用范围较窄,无法满足实际需要。通过类比水分特征曲线,考虑初始含水量和溶质浓度对未冻水含量的影响,提出了一种新的冻融特征曲线模型,经广泛的文献数据验证表明,新模型能准确拟合观测数据,平均纳什效率系数高于0.95。与另外五种土壤冻融特征曲线模型相比,新模型在不同质地、初始含水量、溶质含量的土壤中表现良好。此外,敏感性分析显示,影响模型性能的主要因素为土壤自身物理特性、土壤溶质浓度以及残余水含量。新模型及研究结果有助于更好地理解土壤冻融过程中的水热传输过程,可为气候变化条件下冻融区生产建设和环境研究奠定坚实的理论基础,并为寒区工程相关数值模拟提供参考。     

马兰黄土渗气率与饱和渗透系数的关系研究

利用改进的ZC-2015型渗气仪和TST-55型渗透仪进行马兰黄土渗气和饱和渗透试验,确定稳定渗气率对应的稳定渗径,进而探讨渗气率ka和饱和渗透系数Kw的关系。研究结果表明: ka不仅能描述非饱和土孔隙和结构特征,也能用于预测Kw。气体渗气率随着渗径的增大而减小,最终趋于稳定,原状和重塑黄土的稳定渗径均约8 cm。ka和Kw间呈明显的双对数线性关系,不同深度的原状风干黄土和不同粒组的重塑土的lgka和lgKw间的相关性都比较明显,但原状风干黄土和重塑土之间的拟合公式有很大差异。另外,黏粒含量较高时,重塑土拟合直线的斜率β和截距α明显增大。不同含水率下,重塑土拟合公式有很大的差异,当含水率较大时,随着干密度的增大,ka的变化程度比Kw大,拟合直线的斜率β和截距α都有明显的减小。     

机载微波辐射计反演云液水含量的云物理方法

用一维层状云模式产生云样本,通过统计回归求得机载对空微波辐射计测云中路径积分液态水含量的反演系数,与用历史探空统计资料作相对湿度诊断产生云样本的反演方法进行了比较,并通过因素分析、数值模拟检验等方法对机载微波辐射计的探测误差进行估计。对2001年7月8日的个例分析表明,用云模式得到的统计样本,由于加入了对层状云物理过程的考虑,较为符合当天的实际天气情况,在一定程度上减小了由于背景大气条件、云温、云内含水量的垂直分布等的不确定性所引起的反演误差。对反演精度的数值模拟检验表明,各高度层的均方根相对误差在9.5%～12.7%之间,反演精度在所有高度上都高于原方法。对探测误差的因素分析表明,与仪器漂移及背景场引起的误差相比,由云液水垂直分布的不确定所引起的误差是不可忽略的。因此为进一步提高反演精度,根据实际宏观观测资料,对云模式产生的大量样本进行筛选,从中选取与实际云况较为符合的云样本进行拟合,结果表明,采用这一措施可以使反演精度得到进一步改善。     

2010年马卡罗夫海盆冰站观测期间垂向热通量时间变化研究

Based on hydrographic data obtained at an ice camp deployed in the Makarov Basin by the 4th Chinese Arctic Research Expedition in August of 2010, temporal variability of vertical heat flux in the upper ocean of the Makarov Basin is investigated together with its impacts on sea ice melt and evolution of heat content in the remnant of winter mixed layer(r WML). The upper ocean of the Makarov Basin under sea ice is vertically stratified. Oceanic heat flux from mixed layer(ML) to ice evolves in three stages as a response to air temperature changes, fluctuating from 12.4 W/m2 to the maximum 43.6 W/m2. The heat transferred upward from ML can support(0.7±0.3) cm/d ice melt rate on average, and daily variability of melt rate agrees well with the observed results. Downward heat flux from ML across the base of ML is much less, only 0.87 W/m2, due to enhanced stratification in the seasonal halocline under ML caused by sea ice melt, indicating that increasing solar heat entering summer ML is mainly used to melt sea ice, with a small proportion transferred downward and stored in the r WML. Heat flux from ML into r WML changes in two phases caused by abrupt air cooling with a day lag. Meanwhile, upward heat flux from Atlantic water(AW) across the base of r WML, even though obstructed by the cold halocline layer(CHL), reaches0.18 W/m2 on average with no obvious changing pattern and is also trapped by the r WML. Upward heat flux from deep AW is higher than generally supposed value near 0, as the existence of r WML enlarges the temperature gradient between surface water and CHL. Acting as a reservoir of heat transferred from both ML and AW, the increasing heat content of r WML can delay the onset of sea ice freezing.     

浙江常山县表层土壤锗地球化学特征及影响因素

通过浙江西部常山县表层土壤的调查研究,首次查明了土壤锗含量特征:研究区内表层土壤锗含量0.87～5.59 mg/kg,平均值为1.59 mg/kg,略低于中国土壤锗的平均含量1.70 mg/kg。不同成土母质的表层土壤锗含量平均值略有差异,变化范围为1.50～1.73 mg/kg,以花岗岩类风化物最大,石英砂岩类风化物最低,其他母质区土壤锗含量较接近。不同土壤类型锗含量变化范围为1.45～1.62 mg/kg,以黄壤中锗含量最高,潮土最低,其他类型土壤锗含量为1.51～1.61 mg/kg。泥质含量较高的砂岩、粉砂岩、泥岩的锗含量较高,可达1.75～1.95 mg/kg;白云岩、灰岩的锗含量低,仅为0.12～0.20 mg/kg。常山县大面积分布的砂岩、泥岩、粉砂岩等岩石锗含量较高,是土壤锗含量相对较高的主要原因。     

河西走廊中部冰雹天气的环流和多普勒雷达产品特征分析

根据1980—2006年500 hPa天气图及地面观测资料,对河西走廊中部降雹天气总结出了两种典型环流形势,并用2005—2006年多普勒雷达产品资料分析了这两种典型天气背景场下冰雹天气反射率因子、经向速度、垂直剖面、回波顶高度、垂直液态水含量、速度方位显示风廓线等物理量的变化特征,同时对冰雹指数产品在临近预报应用中的误差进行了分析。结果表明:河西走廊中部强降雹与具有强高悬垂结构的飑线和超级单体相联系,回波顶高度、垂直液态水含量对冰雹强度和持续时间指示性好;用强冰雹指数计算的冰雹尺寸偏大,主要是由于月份不同,0℃和-20℃层高度变化较大。     

基于煤田测井资料的页岩储层地化参数预测方法研究

为了解决H区山西组使用煤田测井资料进行页岩气储层地化参数预测问题,本文在大量文献调研基础上,梳理总结了页岩气储层总有机碳含量、热成熟度、生烃潜力等地化参数的一般预测方法.针对研究区的测井资料为煤田测井资料实际情况,收集整理了该区最新的页岩气储层地化参数测试分析资料,开展了页岩气地化参数的敏感测井响应分析,优选建立了适合H区山西组页岩储层地化参数的测井解释模型.研究表明,选择建立地化参数解释模型的关键是准备一定数量的地化参数测试分析资料和可靠的测井曲线,按照"岩心刻度测井"的原则建立具体的地化参数测井解释模型;本文优选敏感煤田测井曲线建立了总有机碳含量TOC、镜质体反射率Ro和生烃潜力(S1+S2)的预测模型,较好地解决了基于煤田测井资料的地化参数预测问题,研究成果具有一定的参考意义.     

湖泊沉积物不同粒级组分的元素含量特征及其环境指示意义①——以内蒙古黄旗海为例

黄旗海湖泊柱状沉积物的全样、77~20 μm、<20 μm粒级的钛(Ti)、锰(Mn)、锶(Sr)、銣(Rb)、钡(Ba)、锆(Zr)等元素含量分析表明,元素在湖泊沉积物各粒级组分的丰度存在较大差异:Ti、Zr倾向于在粗颗粒中富集,Mn、Sr、Rb倾向于在细颗粒中富集,Ba的富集粒级不明显。Ti、Zr与Mn、Rb的颗粒粒级富集倾向可能是其硅酸盐矿物颗粒碎化过程的结果,而Sr则与湖泊自生碳酸盐有关。元素比值Zrc/（Rbc+Bac）、Zrc/Rbc与Ti、Zr的粒度效应Tic/Tif、Zrc/Zrf指示了沉积物重、轻矿物的相对比率,是流域侵蚀强度与湖泊涨缩的信息指示;Ba、Rb与Sr在细粒级的含量之比Baf/Srf、Rbf/Srf指示了硅酸盐与碳酸盐矿物的相对含量,是流域风化、侵蚀搬运强度与湖泊过程（包括物理/化学/生物）等混合信息指示,没有明确的环境指向性。