Lidar Methods for Observing Mineral Dust

Lidar methods for observing mineral dust aerosols are reviewed.These methods include Mie scattering lidars,polarization lidars,Raman scattering lidars,high-spectral-resolution lidars,and fluorescence lidars.Some of the lidar systems developed by the authors and the results of the observations and applications are introduced.The largest advantage of the lidar methods is that they can observe vertical distribution of aerosols continuously with high temporal and spatial resolutions.Networks of ground-based lidars provide useful data for understanding the distribution and movement of mineral dust and other aerosols.The lidar network data are actually used for validation and assimilation of dust transport models,which can evaluate emission,transport,and deposition of mineral dust.The lidar methods are also useful for measuring the optical characteristics of aerosols that are essential to assess the radiative effects of aerosols.Evolution of the lidar data analysis methods for aerosol characterization is also reviewed.Observations from space and ground-based networks are two important approaches with the lidar methods in the studies of the effects of mineral dust and other aerosols on climate and the environment.Directions of the researches with lidar methods in the near future are discussed.     

不同卸荷速率下岩石强度特性研究

卸荷条件下的岩石强度特性研究对于分析开挖作用下岩石工程的安全性具有极为重要的意义。卸荷试验中影响岩石强度的因素很多,包括岩性、卸荷点的位置、卸荷应力路径和卸荷速率等,以锦屏大理岩为对象,重点研究卸荷速率对强度的影响。提出用屈服接近速率来统一表征加荷和卸荷下的应力增加或减小的速率,通过比较加荷和卸荷条件下的屈服接近速率表明,当围压卸荷速率为常规试验轴向应力加荷速率的0.2～0.3倍时,两种应力路径下接近破坏时的屈服接近速率相当。通过2D弹塑性细胞自动机的数值试验和大理岩的室内卸围压试验来验证理论分析的结果,表明:围压卸荷速率越大,岩样的强度就越高;当卸荷速率为常规轴向加荷速率的0.2～0.3倍时,卸荷和加荷路径下的强度相当。从而得出结论:对于各种卸荷应力路径,如果卸荷点处于弹性范围内,当接近破坏时的屈服接近速率一定时,应力路径对强度的影响不明显。     

基于高密度电阻率法的上海粉砂土在冻结条件下的导电特性试验

根据测温孔在冻结壁温度场检测中存在的不足和高密度电阻率法勘探的特点,进行了高密度电阻率法检测冻结壁温度场的可行性探讨。在初始含水量和密度与原位土一致的情况下,采用高密度电阻率法中的温纳四极、温纳偶极和温纳微分3种装置,分别对上海地铁四号线的粉砂土进行了在30~-30℃条件下的导电性试验研究。结果表明,视电阻率随温度降低而增大,导电性随温度的降低而减弱,导电性与温度密切相关;在温度高于-4℃条件下,粉砂土的电阻率随温度变化相对较小,温度低于-4℃时,粉砂土电阻率随温度变化较明显;同时,在30℃≥t-4℃、-4℃≥t-10℃、-10℃≥t≥-30℃三个温度段分别拟合出相关度较高的温度—电阻率回归方程。试验表明高密度电阻率法检测冻结壁是可行的,可为今后上海乃至长江三角洲地区类似土层采用冻结法施工时检测冻结壁的发育状况提供参考。     

黑河日径流量混沌变化特性研究

通过对黑河日径流量变化规律的探索,重点论述相空间嵌入滞时的确定方法。计算结果表明：黑河日径流量的自相关函数呈现出明显的周期性,其周期与日径流量数据序列的周期基本一致;另外,采用了曲线下降趋势变缓的转折点,得到黑河日径流量序列的时间延迟为10天。     

五道沟流域水文特性

根据五道沟流域现状,从降水、蒸发、洪水、径流等方面阐述了五道沟流域的水文特性,并分析了各水文要素的变化规律。     

西大滩地区光合有效辐射的基本特征

利用青藏高原多年冻土北界西大滩地区2005年度的辐射及气象观测资料,分析探讨了该地区光合有效辐射(PAR)的基本特征.结果显示:PAR日变化与总辐射(Q)日变化趋势一致,表现为中午大,早晚小;晴天的日变化曲线呈单峰型,变化相对比较平滑,阴天的日变化曲线不稳定,晴天的PAR大于阴天日.PAR具有明显的季节变化特征,表现为春夏季大,秋季次之,冬季最小,最大值出现在5月,最小值出现在12月.光合有效辐射系数ηQ值阴天大,晴天小;ηQ的日变化是中午小,早晚大,年变化呈双峰型,在1.75~1.96 mol.MJ-1之间变化,年平均值为1.88 mol.MJ-1.最后,提出了适合本地区PAR的气候学计算方法.     

水资源可持续利用动态识别研究

本文考虑经济目标、社会发展目标和环境目标,以区域水资源支撑能力的限制和经济、环境、社会发展对水资源的依存关系等为约束,建立了经济增长、社会发展、环境质量改善三者相协调的水资源可持续利用动态识别模型;将该模型用于滇池流域水资源可持续利用的动态识别研究,得出流域内水资源可持续利用方案;对该方案进行分析,得出滇池流域水资源可持续利用目标间的协调性及其随时间的动态演变特性.     

张力腿平台绕流数值模拟分析

在一定来流条件下,张力腿平台(tension leg platform,简称TLP)的立柱后缘出现周期性的交替旋涡脱落,致使立柱受到垂直于来流方向的升力和平行于来流方向的阻力作用,导致TLP产生大幅度往复运动,显著增加平台结构和系泊系统的负载。目前,关于单柱、多柱结构绕流问题的研究较多,但对于TLP绕流特性的研究较少,机理尚存不明确的地方。为研究TLP的绕流力变化情况和流场特征,开展了数值模拟分析。利用计算流体动力学数值模拟软件,基于雷诺平均(RANS)法和分离涡模拟(DES)法对TLP绕流场进行仿真分析,揭示了TLP的绕流特性。结果表明,在3种来流角度和多个折合速度V_r下,TLP绕流的流体力系数存在明显差异,升力系数时域曲线呈现脉动性。TLP的上、下游立柱间存在明显的相互作用,影响了旋涡的形成与发展。TLP的旋涡脱落大多集中在平台固有频率附近,且在V_r=7,来流角度为0°时,升力系数频谱峰值最大,旋涡脱落集中。     

海洋透光率仪的设计及其在初级生产力研究中的应用*

海洋浮游植物光合作用固碳在全球碳循环中扮演着极为重要的角色, 获取不同光衰减对应的海水深度, 对于采集水样用于海洋初级生产力的研究具有重要意义。本研究于国际上首次开发了无缆便携式海洋透光率仪, 特殊的光学结构设计和光谱滤光技术使得光谱响应在波段400~700nm范围内超过了同类海洋传感器, 特定光衰减下对应的深度误差小于0.5m。将本设备应用于南海中尺度涡旋初级生产力的研究中, 在采样率和自动化方面验证了仪器的便携性; 通过对涡旋中初级生产力的空间分布规律进行分析, 检验了仪器数据结果的可靠性。海洋透光率仪在价格、准确性、可靠度和操作的便携性上具有不可比拟的优势, 将在未来海洋生态环境的研究中发挥重要作用。