多年冻土活动层浅层包气带水-汽-热耦合运移规律

活动层水热状态直接影响多年冻土和寒区工程的稳定性。已有研究大多基于附面层理论研究冻土温度场变化,较少研究液态水和水汽运移过程及其对冻土温度场的影响。结合多年冻土活动层包气带水-热耦合迁移的物理过程和内在机制,以温度和含水率为基本变量,建立了考虑液态水和水汽相变、水分对流传热和水汽运移的土壤-地表-大气能量平衡及土壤内部水热变化的耦合模型,分析了真实野外气象条件下活动层液态水和水汽运移规律。计算结果表明:白天温度梯度水分向土壤内部运移,夜间温度梯度水分向土壤表层运移;暖季温度梯度水分以向土壤内部运移为主,冷季温度梯度水分以向地表运移为主;就全年而言,活动层各个深度处水汽运移作用大于15%,水势梯度水汽运移极小可以忽略不计,特别是浅层土壤在无降雨状态下,水分运移以温度梯度水汽运移为主;水势梯度液态水通量受降雨影响明显,在降雨事件期间和之后,液态水和水汽下渗占主导地位,降雨降低表层土壤温度、减小土壤热传导通量,有利于土壤热稳定性。     

苏北盆地洪泽凹陷古新世时期的古环境:来自蒸发岩的证据

第三纪古新世—始新世极热事件(PETM事件,Paleocene-Eocene Thermal Maximum),被认为是最类似于现今的温室效应时期。江苏省苏北盆地洪泽凹陷沉积了一套巨厚的古新世时期的蒸发岩,提供了该时期的陆地记录。蒸发岩对气候极为敏感,因此可以记录古代气候的信息。从苏北盆地洪泽凹陷钻孔中,通过SEM-EDS的方法识别出了无水芒硝和钙芒硝,这些暖相矿物的出现吻合第三纪古新世—始新世极热事件时期的极端高温环境;而苏打石的出现则表明该时期大致为现代大气三倍浓度的极高CO₂含量。     

中国西部局地蒸发水汽贡献率探讨

利用降水、湖水同位素数据并结合相关模型,对我国西部地区的二次蒸发效应以及不同类型水汽对区域降水的贡献率进行了定量的讨论,研究得到以下结论：①夏季风期间,天山-阿勒泰地区所受到的二次蒸发效应较为明显;而青藏高原地区,水体蒸发水汽的向上补给则是影响该区域在全年任何时段下氢氧同位素值发生变化的主要因素.②天山-阿勒泰地区在全年任何时段下均存在二次蒸发效应,且夏季风时的作用程度明显强烈,蒸发比值介于13%~20%,均值为16.7%,远远大于冬季风时的均值4.3%.③青藏高原地区不论是在夏季风还是冬季风期间,上风向水汽对区域降水的贡献率最大,所占比重基本大于50%,贡献率最小的是水体蒸发产生的水汽,其值普遍小于10%;而蒸腾作用产生水汽的贡献率介于两者之间.     

青藏高原中部水蒸发过程中的氧稳定同位素变化

作为青藏高原稳定同位素水文循环的一个重部分,１９９８年夏首次在青藏高原中部的那曲和安多两地同时进行了水蒸发过程中氧稳定同位素变化观测研究,模拟和实验结果都显示出大气相对湿度对水蒸发过程中氧稳定同位素变化的显著影响,模拟结果不显示剩余水中δ＾１８Ｏ与剩余水比率呈指数关系,但实验分析结果表明,蒸发过程中剩余水中δ＾１８Ｏ与剩余水比率更接近于线性关系,这种关系可以定量地表示出来,从理论上与实验中都可以计     

枫丹白露砂土的环境箱蒸发试验

为研究土壤水分的蒸发机理,自主开发了大型环境箱试验装置,并以枫丹白露砂土为研究对象,室内模拟土壤水分的蒸发过程。该试验在控制大气参数和保持土壤底部水位稳定的条件下,对蒸发过程中大气参数(空气温度、相对湿度和流量)和土壤参数(土壤温度、基质吸力和体积含水量)的变化,特别是土壤表面基质吸力的变化进行了研究。同时根据试验结果对蒸发速率及累积蒸发量进行了计算分析。研究结果表明:蒸发主要限制在土壤浅层区域,浅层土壤的体积含水量和温度的变化均较大;空气温度和土壤蒸发过程对土壤温度的变化具有较大的影响;土壤表面空气相对湿度与蒸发过程具有相关性;土壤基质吸力随着蒸发的进行逐渐增大;实际蒸发速率呈现3个阶段。     

膜下滴灌节水又增收

膜下滴灌是把地膜栽培技术与滴灌技术相结合的一种新型节水灌溉方式。它通过地膜覆盖,减少了土壤表面的水分蒸发;又通过可控管道,将水、肥融合液均匀、定时、定量地滴人作物根系发育区域,实现节水、增产的统一。     

中国近海蒸发波导的数值模拟与预报研究

利用中尺度大气模式MM5对2007年中国近海大气蒸发波导进行了全年的高分辨的数值模拟。模拟结果统计表明,整个海域蒸发波导的平均出现概率约为90%。本文重点关注强度较大的蒸发波导,详细分析了其季节分布特征及其与海洋环流和海面气象条件的相关关系。研究发现,25°N以南的开阔海域的蒸发波导出现概率全年都较高,而以北的东海西北部、黄海与渤海,蒸发波导的出现概率呈现明显的季节特征;蒸发波导的空间分布受中国近海海洋环流的强烈影响,存在1个与黑潮区域相一致的带状波导高出现概率区域,台湾暖流、黄海暖流和对马暖流使得在某些季节相应海域蒸发波导出现概率高于其周围海域。此外,本文还基于WRF模式及其3DVAR系统构建了大气波导数值预报系统,尝试对中国东南海域的蒸发波导进行数值预报。     

蒸发波导对GNSS海面反射信号有效散射区域的影响

蒸发波导在海洋低空的发生概率高达90%,对舰船雷达、通信等电磁系统具有重要影响.为了分析利用GNSS卫星海面反射信号的时延-相关功率波形反演蒸发波导的可行性,本文提出了GNSS卫星海面反射信号的有效散射区域的概念,并将有效散射区域内的GNSS反射信号区分为GNSS标准反射信号和GNSS波导反射信号;然后,利用射线追踪方法,仿真分析了GNSS卫星海面反射信号的有效散射区域大小对蒸发波导的关键参数——波导高度的敏感性,并分析了在时延-相关功率波形上利用反射信号的传播时延将二者分离开的可行性.结果表明,GNSS卫星海面反射信号的有效散射区域对蒸发波导高度非常敏感,对于2~25 m高的GNSS反射信号接收天线,当蒸发波导的高度由0 m增加至20 m时,GNSS反射信号有效散射区域半径的均值可由约14 km迅速扩展至约160 km;采用高度角足够大的GNSS卫星可以将有效散射区内的GNSS标准反射信号与GNSS波导反射信号在时延-相关功率波形上分离开.

     

强烈气洗作用导致原油成分变化的定量计算:以库车坳陷天然气藏为例

库车坳陷以产天然气为主,同时产出少量原油和凝析油,油气充注不同步,普遍具有"油早气晚"的特点,晚期大量天然气的侵入,必然对早期聚集的油藏发生改造作用。对气藏中原油成分变化的定量计算和讨论,可为天然气的注入强度定量评价提供直接证据。未遭受气洗的原油,正构烷烃摩尔浓度的对数与相应的碳数呈线性关系,而气洗作用可使轻组分的正构烷烃最先溶解于干气中,并随着天然气继续向前运移,原始油藏中的轻组分正构烷烃大大减少。以此为理论基础,建立了正构烷烃损失的定量计算模型。结果表明克拉2构造原油正构烷烃损失程度最高,平均可达70%左右,大北构造带原油正构烷烃损失程度差异较大,与该地区断块发育有关。气洗作用导致原油正构烷烃减少,而金刚烷、多环芳烃等在天然气中溶解度较低的化合物得以浓缩富集,相对含量大大增加。轻芳烃含量也会随之而增加,原油芳香度增加,石蜡度降低。在模拟实验基础上对气洗程度进行了定量评价,初步估算表明,克拉2构造原油遭受的气洗作用最强,是其他构造带的2～5倍。