基于拉格朗日拟序结构的吕宋海峡表层水交换研究

黑潮通过吕宋海峡入侵南海呈现明显的瞬态特征。以往的研究通常将黑潮在吕宋海峡附近的流态分为几种不同类型。本文基于表层地转流计算得到的有限时间李雅普诺夫指数场（FTLE）,展示了拉格朗日视角下的吕宋海峡上层水交换特征。从FTLE场提取的拉格朗日拟序结构（LCSs）很好地识别了吕宋海峡附近的典型流态和旋涡活动。此外,这些LCSs还揭示了吕宋海峡周围复杂的输运路径和流体域,这些特征得到了卫星跟踪浮标轨迹的验证,且从流速场中是无法直接识别的。FTLE场显示,吕宋海峡附近表层水体的输运形态主要可分为四类。其中,黑潮直接向北流动的“跨越”形态和顺时针旋转的“流套”形态的发生频次明显高于直接进入南海的黑潮分支“渗入”形态和南海水流出至太平洋的“外流”形态。本文还进一步分析了黑潮在吕宋海峡处的涡旋脱落事件,突出强调了LCSs在评估涡旋输运方面的重要性。反气旋涡旋的脱落个例表明,这些涡旋主要源自黑潮“流套”,涡旋脱落之前可有效地俘获黑潮水。LCS所指示的输运通道信息有助于预测最终被反气旋涡所挟卷水体在上游的位置。而在气旋涡的形成过程中,LCS的分布特征表明,大部分气旋涡并未与黑潮水的输运路径相连通。因此,气旋涡对从太平洋到南海的上层水交换的贡献较小。     

基于大数据分析下的气候模型

为研究全球变暖与极寒天气间的关系,对加拿大13个省代表性测站10年的观测数据进行时空变化趋势分析,采用经验正交函数（EOF）寻找海洋表面温度历史数据的变化规律。另外利用BP神经网络建立了年平均温度、日降水量与地球吸热、散热、海表面温度、当地纬度间的关系,预测未来25年气候的变化,并建立了“极寒天气”与气候变化的关系模型。研究表明：高纬度地区温度、降水量普遍较低,同经度地区的温度差异较小且降水量变化不大;加拿大地区温度呈周期性变化,符合北半球的季节变化特征;北大西洋的东部与其他海洋的温度是反相关的,西太平洋南北回归线附近的海洋表面温度升高;“极寒天气”出现频率与气候变化有一定关系,局地极寒现象与全球变暖的大趋势并不矛盾。本研究为人们认识和理解“全球变暖”提供了一个新的思路。     

南海北部海域油气勘探保障建设选址适宜性研究

为分析南海北部海域油气勘探保障建设选址的适宜性,在广泛研究备选区特征资料的基础上,基于层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)原理,以自然环境因素、开发环境因素、基础设施与投资情况以及其他因素作为一级评判准则,建立了包括12项二级评判准则的递进层次结构模型,并以永兴岛、赵述岛和晋卿岛作为3个假定备选区,来验证分析评价模型的有效性和可靠性。AHP评判结果显示,3个备选区的整体优劣指数依次为0.587 1, 0.212 1, 0.200 8;AHP模型的一致性比例CR值为0.020 3。通过分析和筛选影响远海油气勘探保障建设的选址因子,构建基于AHP原理的选址评价模型,可用于分析评价南海北部岛礁油气勘探保障建设选址的适宜性。     

粤东南澳岛青澳海滩侵蚀退化风险评价及其安全调控

分析了南澳岛海滩资源储量、空间分布及其开发利用现状,开展海岛海滩侵蚀风险评价,选择青澳海滩开展岸滩及其海湾海床地形、沉积物、动力泥沙调查,分析探讨了青澳海滩泥沙动力沉积特征,灾变退化过程机制,并从海滩稳定性和游客安全角度给出安全调控建议。结果表明:1)南澳岛海滩资源储量与侵蚀风险区域分异特征明显,其中青澳海滩旅游活动频繁、开发强度大,侵蚀退化风险等级高,人为破坏干扰抑制滩海泥沙交换,无序无度占滩开发与利用破坏了海滩自然演化进程,短期过量旅游活动加速海滩侵蚀退化进程;2)青澳湾沉积物以粗粒砂为主,沙源供给不足,不同岸段岸线进退与岸滩蚀淤与海滩方位、波浪动力强度强弱关系密切,具有明显的纵向沉积地貌分带特征。湾内落潮优势流(SE)优于涨潮(NW),对泥沙输运进入湾内具有抑制作用,潮周期海湾泥沙自湾内向湾外输运,泥沙以外输为主单宽输沙为3 400 t;3)青澳海滩存在严重的"无序占滩建筑,污水肆意排放,管理不规范"等问题,监测评价亦表明侵蚀退化风险巨大,游客安全面临着风险隐患,建议青澳海滩实行以生态化养护开发和"游客为中心"为理念的安全调控措施,设立红线及安全标示。该研究为岛礁生态建设、海岛保护及修复提供科学依据。     

孟加拉湾季风对热带气旋生成和发展的调制机制研究

孟加拉湾与其他热带海盆不同,在季风影响下,该地区热带气旋具有双气旋季的独特结构(4—5月的春季转换期和10—11月的秋季转换期)。虽然孟加拉湾气旋频数在10—11月较多,但是4—5月超强气旋(Saffir-Simpson 4,5级)的生成率却远高于10—11月。1981—2016年,春季转换期内孟加拉湾超强气旋都与第一支北传季节内振荡(First Northward-propagating Intra-Seasonal Oscillation,FNISO)相应而生,然而并不是所有伴随FNISO发生的气旋都能发展成为超强气旋。因此本研究以气旋生成指数为基础,利用气旋最佳轨道数据以及NCEP的海气参量数据,诊断指出孟加拉湾夏季风形成的强垂直风速剪切配合低层大气旋度和气旋潜在强度抵消夏季风期间水汽对气旋生成的促进作用,造成双峰分布,而中层大气相对湿度差异双峰不对称的主因。FNISO强度的不同与深对流中心与气旋中心的相对位置的差异,使得部分气旋受季节内振荡影响更大,强深对流的超越作用导致更显著的高低层大气温差,促使气旋具有且达到更大的潜在强度。在年际尺度上大气高低层温差的不同也是引起气旋潜在强度不同的主要原因。当季节内尺度和年际尺度共同作用,使得部分气旋发展成为超强气旋。     

复杂载荷作用下立管触地段损伤管道的动力响应

触地段(Touchdown zone, TDZ)是在役钢悬链线立管(Steel catenary riser, SCR)的关键部位,在复杂载荷作用下,极易形成损伤缺陷,其载荷寿命的评估是深海结构工程中的一个关键问题。本文以大型有限元软件ABAQUS为平台,运用损伤管道实体单元与土弹簧阻尼单元相互作用的模型模拟触地段损伤海底管道在复杂载荷作用下的动力响应,数值计算考虑了管-土相互作用过程中的材料非线性、几何非线性以及接触非线性。讨论了单一环向体积损伤位于触地段管道的不同位置时,触地段损伤管道在不同载荷作用下的动力特性及特征点的动力响应。结果表明,管道所受内外压力以及管道提升端的竖向位移载荷会影响结构的自振频率;体积损伤部位的动力响应较完好部位更剧烈;体积损伤的位置和动力载荷频率对管道动力放大系数的影响很大;当动力载荷的激励频率越接近结构基频时,损伤管道的动力响应及动力放大系数越大。     

北太平洋副热带模态水盐度的年代际变化

副热带模态水(Subtropical Mode Water;STMW)在气候变化中起着重要作用。本文利用全球高分辨率数值模拟结果,研究了北太平洋STMW核心层盐度(Core Layer Salinity;CLS)的年代际变化及其物理机制。结果表明,CLS存在显著的年代际变化,其空间分布则与背景流场分布特征有关。侵蚀区CLS滞后生成区CLS约1~2年,这主要是海流平流输运引起的。生成区内,STMW的季节循环一般可分为生成期(12-4月)、隔离期(5-6月)和侵蚀期(7-11月),生成期混合层盐度(Mixed Layer Salinity;MLS)决定着隔离期和侵蚀期的CLS,而MLS年代际变化则主要由同太平洋年代际涛动存在负相关性的海表面淡水通量的变化引起。     

红河断裂活动对琼东南盆地环崖南凹陷构造-沉积-成藏的影响

琼东南盆地西部环崖南凹陷的油气勘探亟需寻找接替领域.针对勘探研究中存在的3个地质问题,利用丰富的钻井和地震资料对红河断裂活动特征及其对环崖南凹陷构造-沉积-成藏的影响开展深入分析.认为红河断裂的走滑活动通过F1断层向琼东南盆地西部传递剪切应力,其演化与环崖南凹陷的构造-沉积作用具有良好的时空耦合关系,并控制了环崖南凹陷...     

石崆山Ⅱ段岩质高边坡稳定性的工程地质系统分析研究

岩质高边坡稳定性的分析评价涉及工程地质学、岩体力学、计算科学等多学科交汇的问题,是一较为复杂的系统工程问题。在系统分析岩质高边坡赋存的地质背景和环境条件的基础上,采用系统分析评价、综合集成的方法应是研究分析和解决该问题的有效和最佳方法。针对漳龙高速公路石崆山Ⅱ段岩质高边坡工程,在系统分析边坡工程地质特性的基础上,采用赤平极射投影法和有限单元(FEM)法等,进行综合评价和系统分析,获得的稳定性结论,已正常运营使用若干年,反映了系统分析,综合评价方法是成功和有效的。它表明,综合评价、系统分析应是岩质高边坡稳定性评价分析的重要途径;它的综合内容和集成方式及其完善与工程实用性,有待进一步深入的研究和工程实践的运用及其经验的积累。     

塔里木河流域水资源分析系统开发研究

根据水资源评价工作的基本任务和实际需求,充分利用计算机及地理信息系统技术,研究和探讨了塔里木河流域水资源分析系统(T-WRAS)的功能、结构、数据组织及其实现关键技术。同时介绍了降水量—高程量化模型(PEM)、自调节水量模拟模型(SRWQ)、基于“发展综合指标测度”的协调程度量化方法(DD)等一些模型和方法。该系统可对三源流汇流过程进行分析,对研究区进行数量、质量、开发利用及综合评价,评价结果以图、文、表等多种形式表达。系统的框架、建设思路及相关模型的研究有一定的理论和现实意义。