Limitations of Bayesian Evidence applied to cosmology

There has been increasing interest by cosmologists in applying Bayesian techniques, such as Bayesian Evidence, for model selection. A typical example is in assessing whether observational data favour a cosmological constant over evolving dark energy. In this paper, the example of dark energy is used to illustrate limitations in the application of Bayesian Evidence associated with subjective judgements concerning the choice of model and priors. An analysis of recent cosmological data shows a statistically insignificant preference for a cosmological constant over simple dynamical models of dark energy. It is argued that for nested problems, as considered here, Bayesian parameter estimation can be more informative than computing Bayesian Evidence for poorly motivated physical models.     

Scattered emission from a relativistic outflow and its application to gamma-ray bursts

We investigate a scenario of photon scattering by electrons within a relativistic outflow. The outflow is composed of discrete shells with different speeds. One shell emits radiation for a short duration. Some of this radiation is scattered by the shell(s) behind. We calculate in a simple two-shell model the observed scattered flux density as a function of the observed primary flux density, the normalized arrival time delay between the two emission components, the Lorentz factor ratio of the two shells and the scattering shell's optical depth. Thomson scattering in a cold shell and inverse Compton scattering in a hot shell are both considered. The results of our calculations are applied to the gamma-ray bursts and the afterglows. We find that the scattered flux from a cold slower shell is small and likely to be detected only for those bursts with very weak afterglows. A hot scattering shell could give rise to a scattered emission as bright as the X-ray shallow decay component detected in many bursts, on a condition that the isotropically equivalent total energy carried by the hot electrons is large, ∼10⁵²–10⁵⁶ erg. The scattered emission from a faster shell could appear as a late short γ-ray/MeV flash or become part of the prompt emission depending on the delay of the ejection of the shell.     

The cross-correlation of the CMB polarization and the 21-cm line fluctuations from cosmic reionization

The cosmic microwave background (CMB) polarization and the 21-cm line fluctuations are powerful probes of cosmological reionization. We study how the cross-correlation between the CMB polarization ( E modes) and the 21-cm line fluctuations can be used to gain further understanding of the reionization history, within the framework of inhomogeneous reionization. Since the E -mode polarization reflects the amplitude of the quadrupole component of the CMB temperature fluctuations, the angular power spectrum of the cross-correlation exhibits oscillations at all multipoles. The first peak of the power spectrum appears at the scale corresponding to the quadrupole at the redshift, which is probed by the 21-cm line fluctuations. The peak reaches its maximum value in redshift when the average ionization fraction of the universe is about half. On the other hand, on small scales, there is a damping that depends on the duration of reionization. Thus, the cross-correlation between the CMB polarization and the 21-cm line fluctuations has the potential to accurately constrain the epoch and the duration of reionization.     

冻土弹塑性本构模型研究现状

土体的本构模型是分析计算土工结构变形规律的关键。自剑桥模型提出以来,对于土体本构模型的研究,各国学者在不同环境条件下发展研究了适用于相应试验条件下的各类模型。随着寒区经济的发展,关于冻土力学性质的研究日益增多,许多学者借鉴常规融土的研究方法建立了不同条件下的冻土弹塑性本构模型。为了进一步理清冻土变形行为的特征,完善适用于冻土弹塑性行为的本构模拟理论和方法,作者总结和分析了各类冻土弹塑性本构模型的理论基础、建模方法、参数确定方法等内容,对进一步发展可准确描述冻土复杂力学行为的本构模型具有指导意义。     

下穿隧道开挖引起的挤土桩沉降控制分析方法

随着地下空间开发利用的立体式发展,地下近接工程中结构相互作用问题日益突显。针对盾构隧道下穿既有挤土桩问题,提出了基于岩土介质小孔扩张（收缩）理论的分析方法。通过基于统一砂黏土本构模型和大应变假设推导的小孔扩张-收缩排水解析解,建立了隧-桩相互作用力学模型;提出了隧道开挖影响下桩基的承载力衰减因子,并采用荷载-沉降曲线预测了桩基沉降。由分析结果可知,隧道地层损失引起的桩侧承载力减小、桩端承载力减小和桩端刚度损失,三者共同作用促使桩基发生沉降失稳,并提出了桩基的承载力控制准则、稳定控制准则和变形控制准则。此外,研究得到了桩基失稳时隧道地层损失与各因素之间的相关关系。其结果为揭示隧道与邻近结构相互作用机制、保障地下结构稳定性提供了有效的分析手段和必要的理论依据。     

中国前陆冲断带油气勘探、理论与技术主要进展和展望

我国中西部地区发育有16个前陆冲断带,油气资源总体较为丰富。前陆冲断带在天然气加快发展中地位与作用重要,是近期勘探突破发现、增储上产的重要领域和补充。2011年以来前陆冲断带勘探获得塔里木盆地库车深层天然气及柴达木盆地西南缘石油两项重大突破、准噶尔盆地西北缘石油及四川盆地西北缘天然气两项重大进展、准噶尔盆地南缘及塔里木盆地西南缘和鄂尔多斯西缘油气3个重要苗头,进一步夯实了西气东输资源基础,推动了前陆盆地大油气区勘探进程。前陆冲断带地质研究在盆地原型恢复和晚期构造改造、深层结构刻画与构造解剖、储层演化与油气充注机制、断-盖控藏模式与油气有效聚集3-R评价方法、区域成藏特征与油气分布规律5个方面形成创新认识,发展了中西部前陆冲断带油气聚集理论。前陆冲断带勘探配套技术研发在复杂构造建模技术、复杂构造深度域地震成像技术、复杂油气藏综合评价技术、前陆深层钻完井和储层压裂改造技术4方面取得进展,推动了前陆核心技术形成和油气勘探发现。前陆冲断带近期勘探显示出较大增储潜力与挑战共存的局面。展望了前陆基础地质、油气勘探、勘探技术研究3方面特点与发展趋势,分析了近期勘探的3点启示与增储潜力,针对未来前陆冲断带在勘探生产、地质研究、配套技术上面临的挑战,提出了相应的4方面勘探研究对策与建议。     

基于可靠度理论的尾矿坝失稳概率及敏感性分析

为了能够真实反映砭家沟尾矿库的稳定特性,运用Monte Carlo试验原理,考虑库区砂层的空间变异特性,利用Slope/W软件对尾矿库进行了概率分析与敏感性分析。分析表明,抽样方式的不同,使尾矿坝体失稳概率和可靠性指标发生了大幅波动,但是并没有使安全系数产生明显变化,也验证了仅将安全系数作为衡量尾矿坝体稳定性的唯一标准是不合适的;敏感性分析也表明了砂层主要参数对安全系数影响的敏感程度,同时也表明黏聚力是影响库区稳定的主要砂层因素。通过研究,为尾矿库今后的运行与管理提供了理论依据,具有一定的指导意义。     

板块运动的机制与动力来源学术争鸣

目前人类对地球的认识仍很肤浅,无论国外还是国内对于地球动力学问题仍在探索过程中,Science杂志2005年公布的125个重大科学问题中的第10个问题是“地球内部是如何运行的”,提出地球动力来源还尚未解决。 2017年出版的《中国学科发展战略--板块构造与大陆动力学》认为板块构造理论虽然取得了巨大成功,但该学说依然存在其形成以来就存在的难题,即板块动力、板块起源及板块上陆三大问题,驱动板块运动的动力机制是最为重要的问题,也是亟待解决的问题。 研讨会分两个环节,一是主要观点报告环节,二是讨论争鸣环节。 在报告环节,涉及动力机制的主要有5位报告人,分别阐述了他们的主要观点。梁光河提出了新大陆漂移说,通过大量证据分析认为传统的海底扩张驱动大陆漂移的模式存在很多问题,很多地质和地球物理观测事实说明持续推动大陆漂移的动力不是海底的持续扩张,而是大陆板块后下方持续的岩浆上涌推动大陆板块向前漂移,那是一个自发的连锁反应。万天丰认为传统的海底扩张传送带模式很难解释大陆板块漂移速度远远大于地幔对流速度这个问题,提出了陨击说。陨石撞击诱发地幔底劈推动大陆板块运动这个新的驱动模式。唐春安提出了地球龟裂说,认为地球内部热能的积累与释放,使得地质历史上岩石圈地幔具有冷热交替的周期。毛小平分析认为,目前所提出的地球动力中,只有周向应力具有足够数量级的应力,可以推动板块运动;周向应力在岩石圈薄弱处释放从而产生地壳相对运动;长期以来解释不了的“地壳异常压力”其实就是周向应力,而可独立于重力的构造力、碰撞力并不存在。 在讨论争鸣环节,大家针对地壳运动的动力来源自由发言。梁光河指出万天丰提出的陨石撞击可以较好地解释超大陆裂解的初始动力,但不同意陨石撞击可以提供持续的大陆漂移的动力,以印度板块的北漂为例,因为地幔的巨大黏滞阻力,需要无数个陨石定点撞击印度板块后面才可能持续推动印度板块漂移。唐春安提出地球的锅盖效应,因此上地幔具有冷热周期,在热周期地壳才会大规模漂移,按照力学机制,大洋中脊和转换断层不可能是海底扩张产生的,应该是大陆漂移拉开产生的断裂系统。最后杨巍然总结发言,认为陨石撞击是一个重要因素,地球上的构造运动都可以归结为开合运动,海底扩张和大陆漂移都是存在的,地体构造也是科学的。研讨会取得的共识是：大陆的确存在大规模水平运动,传统的地幔对流传送带驱动模式存在很多与观测事实不符的问题,需要重新认识驱动机制和驱动力的问题,对板块俯冲问题多数持怀疑甚至反对的观点。其驱动力应该来自重力和地球内部热力,但它们之间是如何相互作用的,仍需要进行更深入的研究。