末次盛冰期气候环境基本特征和数值模拟研究进展

末次盛冰期(LGM)是古气候学研究的热门时期之一,很多学者采用不同的研究方法探讨了该时期气候环境变量的特征和变化,尽管各自的侧重点有所不同,某些结论也尚不一致,但是目前初步形成了关于LGM时期的很多共识。针对近20年来不同学者利用重构数据和数值模式模拟等方法对LGM时期开展的研究工作,从物理海洋研究的角度和需求,对LGM时期的地形分布、大气辐射和CO2浓度、海冰和陆地冰川分布、海表面温度以及海洋环流等主要物理要素进行系统描述,总结了LGM时期气候环境的基本特征。结果发现LGM时期海洋表层温度降低,但存在着区域性的温度升高,深海海洋各大洋温度更趋于一致性,冰川受季节性影响较大,主要差别在于北半球,大西洋经向翻转流和南极绕极流的强度仍存在争议。随着LGM时期气候变化研究的深入,关于该时期气候环境基本特征的认识也会继续得以深化和完善,关于过去20年间LGM时期气候要素研究的综述也会对后续数据重构和数值模拟工作具有一定的参考作用。     

振荡流场中近底水平圆柱升力研究

在利用傅氏级数法模拟波、流场中水平圆柱上的升力时，其傅氏系数及初相位的选取是问题的关键。本文进行了近底水平圆柱在振荡流场中的物理模型实验，采用傅氏级数法推求各参数，得到不同Kc数及间隙比（e/D)情况下的各种参数值。实验要素范围Kc数为5－20，Re数为2500－10000，间隙比为0．1－1．0。     

冲绳海槽浮岩包裹体的测温试验

对浮岩中斜长石斑晶中的包裹体及玻璃基质中的包裹体首先进行双面光薄片的镜下观察，然后进行了系统的均化法与爆裂法测温试验。观察与试验结果表明：(1)斜长石中的包裹体均为玻璃质+气泡的两相包裹体，未发现气—液包裹体。固化包裹体为玻璃质，非晶质的固化包裹体外即是大量的气泡，特别是基质当中气泡更为发育，说明熔浆中含有丰富的挥发性组分，同时也说明包裹体形成于较浅的地质条件下。(2)长石中包裹体的均化温度不受包裹体特征不同的影响，均化温度分布范围从910—1250℃，峰值明显，计算的均化温度为Tz=(1081.4±177.9)℃，但还存在有高于1250℃的均化温度峰。包裹体均化法测试结果说明浮岩中斜长石的形成过程至少有两个阶段：第一阶段的岩浆温度在1200—1300℃左右，在此温度下形成的是An值较高的基性斜长石，同时结晶的还有辉石等矿物，斜长石结晶第二个阶段时的熔浆温度在1100℃以下，这一阶段持续的时间长，跨越的温度范围大，应是岩浆在近地表和岩浆喷出过程中的岩浆快速冷却期，同时伴随有矿物大规模晶出。(3)包裹体中的气相部分均聚合成圆形或近圆形，说明温度下降速度较快。斑晶斜长石中部分包裹体与基质玻璃中包裹体的形成温度是连续变化的，这一事实应该与冲绳海槽特殊的地质条件有关     

基于卫星遥感资料的海洋表层流场反演与估算

为解决实际海流资料探测困难,难以大范围有效获取的问题,利用2000～2008年卫星高度计资料和QuikSCAT卫星遥感风场资料,开展了全球海表地转流和Ekman流的反演估算;针对不同纬度地区(赤道和赤道以外地区)地转效应和海洋运动差异,引入不同的运动学模型和反演估算方案,反演得到0.5°×0.5°的逐周全球表层流产品.对比分析表明,卫星资料反演估算的海洋表层流场能较为客观、准确地表现实际海表流场的基本特征,进而为海洋热量和海洋物质输送等研究提供了可用的海流数据信息.     

地下核爆炸地震波二次源特征

层裂是地下核爆炸震源物理过程中最重要的非球对称源过程.对其机制的研究,多基于面波资料,本文基于远场体波资料,利用经验格林函数方法,消除路径及接收场地效应,利用地下核爆炸远场地震波P波数据对震源时间函数进行了反演,结果显示明显的双脉冲特征,该二次源特征不随方位角及震中距变化,说明它源自震源本身,其双脉冲特征与层裂机制相符.     

长白山天池火山西南麓水压致裂法地应力测量及其实测数据在断裂稳定性分析中的应用

长白山天池火山是一座新生代多成因复合火山, 其活动性一直受到地学界的高度重视.而地应力测量数据对于了解火山的活动情况等具有重要意义, 但目前长白山天池火山地区实测地应力资料较少.为了更准确地了解长白山天池火山地区现今地应力状态及断裂稳定性, 在长白山天池火山西南麓MJZ测点0~300 m孔深开展了水压致裂法地应力测量.利用此次实测地应力数据, 本文首先分析了该地区地壳浅表层应力状态, 结果表明: ①测区以水平构造应力为主导, 应力值与其他地区相比, 相对较低; ②S_H(最大水平主应力)、S_h(最小水平主应力)和S_v(垂向主应力)均随深度增加而基本呈线性增大趋势; 在60~180 m深度, 三者展现为逆断层应力状态, 即S_H＞S_h＞S_v; 在180~300 m, 则表现为S_H＞S_v＞S_h, 该应力关系有利于走滑断层活动; ③钻孔上部S_H方向为N38°E, 与东北地区构造应力场方向基本一致.钻孔下部由于受区内NW向断裂和其他因素影响, 存在与区域主应力方向有偏差的局部应力场.其次, 基于实测应力数据, 应用库仑摩擦滑动准则, 并取摩擦系数为0.6和1.0, 初步评价了区域断裂的稳定性.结果显示, 研究区现今应力状态尚未达到断裂失稳滑动水平, 推测测区断裂目前相对稳定.结合其较低的应力积累水平, 一定程度上反映出长白山天池火山区目前没有明显活动, 地壳总体是稳定的.本文的研究结果可为长白山天池火山的活动性、地震地质等研究提供地应力方面的基础数据, 同时也为测区地质环境安全评价提供参考依据.

     

疾病传播输入输出流的时空特征分析——以北京SARS流行为例

为更好揭示传染病流行的个体受感染-发病-就诊-康复的时空过程变化模式以及区域之间的信息流与物质流的传播网络结构特征,基于2002~2003年中国SARS病例数据,选取SARS流行的三个典型空间位置信息:工作单位或住址、发病地点以及报告单位,从感染个体和空间区域两个角度来探索病毒感染扩展的输入与输出传播机制,定义并探讨了北京市SARS传播输入-输出流(In-Out Flow)的概念与流行病学特征.采用空间统计分析方法和网络特征分析方法,探索了北京市外部输入-输出流的高风险时空热点以及网络结构特征,并对北京市内部输入-输出流传播网络的空间自相关性与异质性、时空演化规律以及网络结构特征进行了全面分析.结果表明:(1)外部输入流集中在山西和广东,而外部输出流较为分散,主要是广东以及山东等北部省份,且防控措施重点应分别是SARS爆发的早中期与初期;(2)内部输出病例在整体区域上存在显著正自相关性特征,高危人群集中在20~60岁的医务与民工等中青年人群;(3)市中心区的若干区县是SARS传播高风险热点区域,西北方位市郊是次级高风险区域,而东北方位市郊则相对安全;(4)在内部传播网络中各区县节点存在显著小世界特征且具有信息流和物质流的异质性特征,市郊通州区与昌平区是潜在的高风险热点区域,顺义区与怀柔区等节点承载了极低的物质流和信息流信息,是相对的低风险冷点区域.基于输入-输出流的探索与分析更有助于揭示SARS流行过程中的潜在时空演化特征与规律,可为应急决策与防控措施提供更有效的理论依据.     

金沙江支流黑水河松新电站短须裂腹鱼（Schizothorax wangchiachii）过坝后上溯行为

鱼类过坝后的上溯行为对鱼类寻找适宜的产卵、索饵等功能性栖息地至关重要。现阶段我国大多数研究聚焦于鱼类上溯通过鱼道的游泳行为量化,而过坝后的上溯行为分析鲜有报道。本研究在金沙江下游支流黑水河松新坝址处利用PIT(passive integrated transponder)遥测技术对松新电站过鱼对象短须裂腹鱼(Schizothorax wangchiachii)过坝后的上溯行为开展监测,考虑监测过程中水文情势变化对过坝后上溯行为的影响,采用生存分析方法,构建了耦合多因素(流量、水温、河道涨落水率、昼夜节律、肥满度等)的Cox风险比例回归模型,利用AIC模型准则筛选出最优模型参数,识别了影响鱼类过坝后上溯成功率的关键因素。结果表明:(1)短须裂腹鱼在松新鱼道的上溯效果显著优于河道;(2)水温及河道涨落率是影响短须裂腹鱼过坝后上溯效果的关键因素;(3)水温与短须裂腹鱼过坝后河道上溯成功率呈负相关,当水温超过短须裂腹鱼最适温度后,河道上溯成功率随着温度的上升呈递减趋势;河道涨落水率与短须裂腹鱼过坝后河道上溯成功率呈正相关,其中涨水情势下短须裂腹鱼河道成功上溯的概率高于落水,河道上溯成功率随着涨...     

电子束流激发的电子声波数值模拟

通过一维静电粒子模拟程序研究了电子束流不稳定性,其中束流电子的温度远大于背景电子的温度.结果发现,所激发的波动主要是电子声波,波动的演化经历了线性增长和非线性饱和两个阶段.在非线性饱和阶段,由于电子声波相速度随频率是变化的,它可以通过非线性相互作用将背景比较冷的电子加速到很高的能量.此外,还研究了束流电子的温度、束流电子和背景电子的相对密度以及束流电子的漂移速度对电子束流不稳定性的影响.

     

砂土中单桩静载室内模型试验及颗粒流数值模拟

通过自行设计的可视化模型箱,进行了单桩静载室内模型试验,考虑了不同桩径、不同土体密实度等影响因素,研究了单桩的沉降模式、桩侧摩阻力和桩端阻力的发挥性状及随沉降的发展模式,并通过拍摄跟踪和图像处理技术,研究了桩端和桩周土体的孔隙率的变化规律;对二维颗粒流程序进行开发,模拟了单桩静载过程中桩端阻力和桩周土体孔隙率的变化情况。结果表明,颗粒流数值模拟能够较好地模拟单桩静载过程,研究成果进一步揭示了单桩静载过程的宏细观机制。