时空过程网络可视化模拟与分析服务——以溃坝洪水为例

洪水溃坝等复杂灾害现象的时空过程模拟分析,是当前国际地理信息科学热点研究方向之一。随着网络的普及化,公众对GIS时空分析模型的网络实时集成和可视化分析提出了迫切的需求。本文以溃坝洪水为例开展了时空过程网络可视化模拟与分析服务研究,利用Web GL、HTML5、Ajax、Web Service、GPU并行计算等技术手段,通过探讨溃坝洪水时空模型计算优化、网络三维可视化模拟与动态交互分析等关键技术,研发了原型系统并进行应用实验。实验结果表明,本文研究成果有助于实现时空过程信息的网络发布,在线影响分析及动态可视化服务,可为分布式网络环境下溃坝洪水等时空过程信息管理和应急决策提供科学依据和技术支持。     

渤海西部2次赤潮过程的气象因子对比分析

利用加密自动站资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料、海表温度(SST)资料和常规观测资料等气象资料,对2009年5月31日—6月13日和2012年5月18—28日发生在渤海西部海域的2场相似气象因子影响下的典型高影响赤潮过程进行了对比分析。初步结果表明:(1)2场高影响赤潮过程都发生在春末夏初的赤潮高发期,持续时间在10天以上;(2)赤潮爆发前期,伴随有暖湿气流影响形成适度降水,渤海西部的周平均海表温度(SST)升温明显,且SST≥16.2℃,赤潮发生海域为SST的暖脊控制,对赤潮过程的潜势预报有明显的指示意义;(3)850 h Pa以下层次的温度迅速上升,近地层西南暖湿气流的加强和地面6 m/s以下偏南、东南气流在渤海西部海域的汇合,利于渤海西部海洋浮游生物积聚和突发性繁殖,是赤潮形成的重要气象因子特征。     

海水盐度对沉降泥沙固结过程影响研究

黄河每年输送上亿吨泥沙入海,其中80%以上沉积在河口附近水下三角洲。受黄河入海径流量、气候及海洋动力条件影响,黄河口海域海水盐度变化显著。目前,不同盐度海水环境下入海泥沙沉降形成的海床土,固结过程有何差异尚不清楚。本文在黄河水下三角洲潮坪配制不同盐度的流态沉积物,模拟不同沉积环境下新沉积土的固结过程,利用轻型贯入测试、十字板剪切测试等现场原位试验,实时观测沉积环境盐度对沉降泥沙固结过程的影响。研究发现:随着海水盐度增加,沉积物固结强度增大,沉积环境盐度每增高1‰,沉积物固结后强度可增加0.15倍;海水盐度对沉积物固结速率的影响,在初始阶段表现不明显,在沉积物固结后期,盐度每增高1‰,固结速率可增长1.23倍;海水盐度的增高,还加剧了沉积物固结强度的空间非均匀性。本研究的发现,促进了对河口区海底工程环境的认识。     

东昆仑地区中生代熔融、同化、存储和均一(MASH)过程及壳幔岩浆混合

哈西亚图石英闪长岩是东昆仑地区中生代具幔源组分贡献的花岗岩类典型代表,岩体出露于东昆仑中构造带,广泛发育暗色微粒包体。包体为闪长质岩石,并含有一系列岩浆混合成因的证据,如水滴状、长条状塑性流变外形,淬冷边、反向脉等高—中温混合迹象,以及低Mg/(Fe+Mg)、Na/(Ca+Na)值等混合成因特征。包体A/CNK值介于0.77~0.87,属准铝质,富Al2O3、Fe2O3、MgO,贫K2O、Na2O,富集大离子亲石元素(Rb、Ba、K等),同时又具有Ta、Nb、Ti的"TNT"负异常,具有俯冲带幔源岩石的成分特点。依据岩石学、地球化学特征并结合同时期大地构造背景,东昆仑晚古生代—早中生代含暗色微粒包体花岗质岩石是幔源岩浆经历多次熔融、同化、存储和均一(MASH)过程后与壳源岩浆混合的产物。在混合岩浆中,富镁铁质端元是由辉长质岩浆进化而来的闪长质岩浆。     

铜锡复合成矿研究进展与展望

铜与锡具有不同的地球化学性质,然而铜锡共生或复合成矿现象在世界主要铜、锡成矿带中比较常见,如中国的右江、南岭(湘南)、大兴安岭南段(内蒙东部)、葡萄牙伊比利亚、秘鲁安第斯、英格兰德文郡、德国厄尔士山、日本西南、俄罗斯远东、加拿大新不伦瑞克等成矿带均为铜锡复合矿床的集中产区。铜锡复合矿床主要为岩浆热液矿床,以矽卡岩型、脉状矿床为主,兼有火山热液沉积型、斑岩型及云英岩型等。铜矿体的主要矿石矿物为黄铜矿,兼有斑铜矿、黝铜矿、辉铜矿等;锡矿体的主要矿石矿物为锡石,兼有黝锡矿。铜锡复合矿床的成矿物质来源(尤其是铜、锡成矿元素的来源是否具有一致性)尚有不少争议,锡普遍被认为是岩浆来源,而铜的来源具有多样性。成矿流体演化过程中的氧化还原环境的改变及流体的混合是导致铜锡复合成矿的主要原因。目前对于铜锡复合成矿的研究,主要是从矿床的年代学、单矿物(黄铜矿、锡石)微量元素及传统同位素地球化学、流体包裹体等方面入手,但对厘定铜锡复合成矿过程的作用有限。铜锡复合矿床的成因及勘查模型的建立具有重要的理论价值及现实意义。本文提出未来研究可以从多种非传统稳定同位素(例如Cu、Sn、W、Zn同位素)的联合示踪探索、成...     

现代河流沉积物碎屑及矿物组分研究新进展

现代河流沉积物忠实地记录了流域盆地内的母岩、风化、搬运和沉积过程中的化学、物理过程以及人类活动的改造作用,是探索和验证源- 汇系统等理论的重要媒介。本文以全球现代河流砂组分数据库为基础,总结了碎屑组分、重矿物组分在不同大陆的分布特征,探讨了其在物源识别、源区贡献率计算、沉积物产生及搬运过程中气候- 构造等影响因素的评估、对源- 汇系统的研究启示等方面的应用。今后建议加强基于大数据的沉积物组分对气候- 构造- 人类活动的响应、沉积物产生及通量、高时间分辨率的沉积物组分变异性、不同物源定量化方法的差异等方面的研究。     

2008年1月贵州冻雨的数值模拟和层结结构分析

针对2008年初发生在贵州地区的严重冻雨过程,分别从环流背景、低空急流和水汽输送条件等方面分析了准静止锋维持的原因,并选取本次灾害最严重的第3次过程为典型个例,利用WRF模式针对准静止锋影响下的贵州冻雨进行数值模拟来研究冻雨的发生机制。模拟结果较好地反映出高低空环流形势场特征,强雨雪降水带的走向、落区,以及地面温度的分布,均与观测基本吻合。通过分析高分辨率模式的模拟结果,揭示了准静止锋上贵州地区冻雨的层结结构特征及云物质在冻雨区的分布特征。研究结果表明,贵州中部的冻雨区除一般的三层结构(包含冰晶层、暖层和冷层)外,还具有典型的两层结构特征,即:高空的固体降水粒子稀少,900~600 h Pa深厚的逆温层和0℃以上的暖层使中低空存在大量液态粒子,下落的液滴经过近地面的浅薄冷层,形成大量过冷却雨滴,而后降落至地面迅速冻结。     

Atypical occlusion process caused by the merger of a sea-breeze front and gust front

An atypical occlusion process that occurred in North China on 14 July 2011 is studied based on both observations and a real-data Weather Research and Forecasting (WRF) model simulation. The results show that this atypical occlusion process was significantly different from the traditional, synoptic-scale occlusion process that occurs within extratropical cyclones. It was caused by the merger of two cold-type mesoscale fronts. One of the fronts developed from the gust front of convective storms, while the other was a sea-breeze front. As the two fronts moved towards each other, the warm air between them was squeezed and separated from the surface. An atypical occluded front was formed when the two fronts merged, with the warm air forced aloft. This kind of occlusion is termed a "merger" process, different from the well-known "catch-up" and "wrap-up" processes. Moreover, local convection was found to be enhanced during the merger process, with severe convective weather produced in the merger area.     

偏东气流诱发川西高原东侧两次对流暴雨过程的对比分析

利用区域自动站加密观测资料、NCEP/CFSR 0.5°×0.5°再分析资料以及0.01°×0.01°全球地形资料等,对2013年夏季发生在川西高原东侧两次对流暴雨天气过程中偏东气流的作用和特征进行了对比分析,重点研究两次过程中中低层偏东气流的活动特征、风场的垂直结构和温湿特征及其在对流暴雨中的作用等。结果表明：（1）7月3日过程高原东侧偏东风活动在850 hPa以下,持续时间约20 h,风速平均为2 m·s-1;8月6日过程偏东风活动在700 hPa以下,持续时间也能达到20 h,风速约为4 m·s-1;两次过程均是在天气尺度的西风槽东移与地形的共同作用下,诱生了高原东侧对流层中低层偏东气流,偏东气流形成时间比对流降水发生时间早约12 h。（2）两次过程偏东气流具有高相当位温属性,在其上方存在干冷空气活动,形成了有利的对流不稳定层结。相比较而言,后一次过程偏东气流出现的高度和风速明显增强后,与偏西风形成了更大的低层垂直风切变,暖湿能量局地集中特征更为显著,对于水汽和能量持续输送能力更强,因而引发的对流降水强度明显更大。（3）前一次过程盆地内起伏波动的偏东风与辐合中心及气旋性涡度中心配置关系较差,只是当偏东风受强迫抬升后,在地形附近激发出对流,并使降水主要位于地形附近;后一次过程盆地内平直的偏东风与辐合中心及涡度中心配置关系较好,尺度相当,因此激发出的对流强度和范围有明显增大,强降水沿地形向盆地西部发展。