Caldera formation by magma withdrawal from a reservoir beneath a volcanic edifice

Caldera formation has been explained by magma withdrawal from a crustal reservoir, but little is known about the conditions that lead to the critical reservoir pressure for collapse. During an eruption, the reservoir pressure is constrained to lie within a finite range: it cannot exceed the threshold value for eruption, and cannot decrease below another threshold value such that feeder dykes get shut by the confining pressure, which stops the eruption. For caldera collapse to occur, the critical reservoir pressure for roof failure must therefore be within this operating range. We use an analytical elastic model to evaluate the changes of reservoir pressure that are required for failure of roof rocks above the reservoir with and without a volcanic edifice at Earth's surface. With no edifice at Earth's surface, faulting in the roof region can only occur in the initial phase of reservoir inflation and affects a very small part of the focal area. Such conditions do not allow caldera collapse. With a volcanic edifice, large tensile stresses develop in the roof region, whose magnitude increase as the reservoir deflates during an eruption. The edifice size must exceed a threshold value for failure of the roof region before the end of eruption. The largest tensile stresses are reached at Earth's surface, indicating that faulting starts there. Failure affects an area whose horizontal dimensions depend on edifice and chamber dimensions. For small and deep reservoirs, failure conditions cannot be achieved even if the edifice is very large. Quantitative predictions are consistent with observations on a number of volcanoes.     

Conditional Simulation of Random Fields with Bivariate Gamma Isofactorial Distributions

This work focuses on a random function model with gamma marginal and bivariate isofactorial distributions, which has been applied in mining geostatistics for estimating recoverable reserves by disjunctive kriging. The objective is to widen its use to conditional simulation and further its application to the modeling of continuous attributes in geosciences. First, the main properties of the bivariate gamma isofactorial distributions are analyzed, with emphasis in the destructuring of the extreme values, the presence of a proportional effect (higher variability in high-valued areas), and the asymmetry in the spatial correlation of the indicator variables with respect to the median threshold. Then, we provide examples of stationary random functions with such bivariate distributions, for which the shape parameter of the marginal distribution is half an integer. These are defined as the sum of squared independent Gaussian random fields. An iterative algorithm based on the Gibbs sampler is proposed to perform the simulation conditional to a set of existing data. Such ‘multivariate chi-square’ model generalizes the well-known multigaussian model and is more flexible, since it allows defining a shape parameter which controls the asymmetry of the marginal and bivariate distributions.     

博格达山地区二叠纪以来构造应力场解析及地质意义

博格达山是现代地质学研究的一个热点,但是大部分研究都集中在博格达何时隆升,对于其构造应力场的研究较少。作者通过对博格达山地区不同时代地层中岩墙、节理、褶皱和断层等构造进行分期配套以及构造要素测量分析,认为二叠纪以来博格达山及周缘地区具有较强构造变形,构造应力场可划分为3期:二叠纪末期最大主压应力方向为北西西向,可能与后碰撞伸展作用和乌拉尔碰撞带向东挤压的远程效应有关;侏罗纪末-早白垩世最大主压应力为近南北向,与欧亚板块和拉萨地块的碰撞有关;新近纪以来由于印度板块与欧亚板块相互碰撞的远程效应,博格达山地区最大主应力方向为NNE-NE向。这些结果表明,博格达山具有多期次的构造运动,主要受欧亚板块南缘不同时期小陆块碰撞的控制,并且这些构造应力场对周缘盆地油气成藏具有一定影响。     

Sentinel-2卫星落叶松林龄信息反演

林龄结构信息能够有效反映区域森林群落不同生长阶段的固碳能力,对于评估森林生态系统的健康状况具有重要意义。本研究以中国温带典型优势树种落叶松林为研究对象,分别选择其芽萌动期、展叶期和落叶期时段的Sentinel-2影像,采用多元线性回归（MLR）、随机森林（RF）、支持向量机回归（SVR）、前馈反向传播神经网络（BP）以及多元自适应回归样条（MARS）等5种方法依次构建落叶松林龄反演模型。通过相关性分析首先确定最佳遥感反演物候期,并在此基础上根据相关性差异筛选出5个最优特征变量用于模型反演,分别为冠层含水量（CWC）,归一化水体指数（NDWI）,叶面积指数（LAI）,光合有效辐射吸收率（FAPAR）和植被覆盖度（FVC）。研究结果表明,展叶期为落叶松林最佳遥感反演物候期。除植被衰减指数（PSRI）以及落叶期的NDVI、RVI外,落叶松林龄与各指标之间均呈负相关关系,其中与冠层含水量（CWC）的相关性最高,pearson相关系数达到-0.74（p<0.01）。此外,不同模型反演结果表明,随机森林模型（RF）为最佳落叶松林龄估测模型,其平均决定系数R²和平均均方根误差RMSE分别为0.89和2.91 a;多元线性回归模型（MLR）的林龄估测结果最差,其平均决定系数R²和平均均方根误差RMSE仅为0.57和5.69 a,非线性模型能更好的解释林龄与建模变量之间的关系。     

江西永平铜矿区古构造应力场与构造演化

利用多重反演方法(Multiple Inverse Method,MIM)恢复永平铜矿多期古构造应力场,该方法可以划分形成断层擦痕的多个古构造应力期次.研究表明,永平矿区印支期以来至少受到3期古构造应力场作用,进而探讨了永平铜矿构造演化历史.第一期构造应力场为EW方向的近水平挤压,形成轴向近SN的褶皱,以及走向近南北的逆断层;第二期构造应力场为NW-SE方向近水平挤压,伴随着岩体的侵入,导致层间破碎带的矽卡岩化和矿体形成;第三期构造应力场为EW方向的再次挤压作用,造成控矿断层推覆距离加大,混合岩和矽卡岩破碎带向西逆冲推覆到晚古生代地层之上.     

用雷达观测资料改进MM5初始场的初步试验研究

采用同时调整热力学和动力学变量，并考虑湿度与温度的变化相协调的初始化方法，引进雷达资料改善MM5模式的初始场。试验结果表明：经过优化处理的初始场，显著提高了模式对降水特别是甚短时(0～6h)降水的落区和量的预报准确率。其中调整热力学变量对改进降水落区预报比动力学变量的调整更为重要。     

近44年无锡寒潮天气变化特征分析

利用无锡市1959～2002年共44a的逐日最低气温资料,分析了无锡寒潮发生的特点.分析结果表明:无锡寒潮的年发生次数有线性减少趋势;寒潮减少主要发生在10月、12月、4月.分年代看,从20世纪60年代到80年代逐年代减少,但90年代又增多.寒潮减少与降温幅度减小、最低气温升高有关,其中最低气温升高是其主要影响因素.特征区域的500 hPa高度场偏高是寒潮发生次数减少的直接原因.最后,针对多寒潮年和少寒潮年的环流特点,给出了500 hPa典型距平场特征.     

500hPa气候异常高度场强度及谱结构的季节变化与半球际差异

用半球气候异常场强度及球函数分析改进方案，分析了北、南半球500hPa气候异常高度场的环流特征，得到如下主要结论：1)半球异常冬强于夏,北半球强于南半球。2)500hPa气候异常位势高度场具有低阶、低维的特征，它们主要由超长波及长波波段(0≤m、k≤6)的球函数构成。3)北半球500hPa气候异常位势高度场集的球函数谱结构较南半球复杂．夏季较冬季复杂。仅用超长波及长波波段的球函数拟合半球500hPa异常位势高度场，就可保证其有足够的精确度。     

考虑填充墙影响的钢筋混凝土厂房结构地震易损性分析

采用对角斜撑模拟纵向填充墙的作用,建立考虑填充墙和不考虑填充墙厂房结构模型,采用拉丁超立方抽样技术建立考虑材料不确定性的结构分析样本,基于随机Pushover分析确定结构不同破坏状态下的统计参数。综合考虑结构材料强度及输入地震动不确定性的影响,通过非线性时程分析开展单层钢筋混凝土厂房结构易损性研究,在此基础上比较结构横、纵向易损性的差异,研究填充墙对结构易损性的影响。研究结果表明:钢筋混凝土厂房结构体系横向地震易损性显著大于纵向地震易损性;对纵向结构体系而言,加入填充墙会明显降低结构易损性,但在相同强度的地震动作用下,填充墙破坏程度比主体结构严重,这与厂房结构的实际震害特征相符。     

关于水工结构工程专业国家自然科学基金研究热点的认识

在国家自然科学基金委的资助下,中国的水利科学与海洋工程学科得到了长足发展.为进一步明确学科发展方向,正确指引水利学者的研究导向,基于国家自然科学基金委员会主办的"2014水工结构与水力装备战略研究暨青年学者学术交流会"及水利学科有关申请书的申请材料和专家评议意见,分析了水科学研究中水工结构工程学科近期的研究进展情况,初步明确了"库坝工程全寿命周期性能演变机理"为"十三五"期间水工结构学科重大研究项目,在"生态水工学"和"水利工程的信息化、数字化、智能化"为优先支持的跨学科交叉研究领域,提出了学科亟待攻关的前沿热点科学问题.该研究有利于科研工作者进一步凝炼关键科学问题,促进水利科学基础研究的发展.