水射流破碎南海含水合物沉积物数值模拟研究

为研究高压水射流切割、破碎南海天然气水合物储层的过程,采用著名的LS—DYNA显示动力分析有限元程序,对淹没状态下,水射流破碎海底含水合物沉积物过程进行数值模拟研究,研究了不同射流速度对高压水射流作用下含水合物沉积物破碎效果的影响规律。随着射流速度的增大,冲蚀深度逐渐增大,两者呈线性递增关系。含水合物沉积物冲蚀体积是轴向冲蚀与径向冲蚀共同作用的结果,射流速度越大,对含水合物沉积物的轴向与径向冲蚀作用增强,加大了含水合物沉积物冲蚀体积递增速率。     

新疆乌鲁木齐二叠系湖相微生物白云岩成因

新疆乌鲁木齐地区养牛场剖面中二叠统芦草沟组以发育浅湖至半深湖背景下的中层深灰色、灰色碳酸盐岩、粉砂岩、细砂岩与中、厚层灰黑色泥岩、油页岩的互层沉积为特点.湖相碳酸盐岩以微晶白云岩为主体,其次为微晶灰岩.微晶白云岩主要由白云石、铁白云石及少量方解石等组成,常混有泥质组分且富含有机质.镜下观察白云石主要为微晶(＜4μm)及微亮晶(4-10 μm),极少数为亮晶(＞10μm).扫描电镜分析发现微晶白云岩中存在微球状(直径约9μm)、微棒状(长度约0.3～1.2μm)及微米级它形(＜ 5μm)等3种微形貌的白云石,其中微米级它形白云石在白云岩中占绝大多数.在微晶灰岩中还发现了直径约70-150nm,形态与球菌相似的纳米微粒,具有微生物矿化的特征.研究区白云岩Sr丰度及Sr/Ca比总体持平或略高于微晶灰岩,Mn丰度远高于微晶灰岩,C、O同位素均高于微晶灰岩,暗示了白云岩可能形成于比微晶灰岩更深及盐度更大的水下还原环境,二者之间缺乏明显的交代关系.芦草沟组白云岩的δ13CPDB介于9.2 ‰～15.6‰,强烈正偏的δ13CPDB可能是产甲烷古菌的代谢活动引起有机质碳同位素分馏的结果.以上特征表明,研究区芦草沟组白云石的沉淀可能与产烷带厌氧微生物的代谢活动引起的甲烷生成作用有关.     

X射线衍射法在天然气水合物研究中的应用

天然气水合物是一种由气体分子(包括烃类和CO2、H2S等非烃类气体)和水分子在高压低温环境中形成的笼型水合物,主要有Ⅰ型(立方晶体结构)、Ⅱ型(菱形晶体结构)和H型(六方晶体结构)三种晶体结构。研究水合物的结构特征及变化规律,对于认识水合物形成机理、微观动力学、相态转化及水合物样品鉴定等具有重要意义。X射线衍射(XRD)是一种利用X射线照射晶体(或某些非晶态物质)时产生的衍射来研究晶体内部结构(即内部原子排布)的分析技术。该技术应用于天然气水合物研究,不仅能准确获取水合物的结构类型及晶格参数等重要信息,还能观测水合物生成分解的微观动力学过程。本文阐述了XRD技术应用于水合物结构特征研究、水合物生成/分解动力学过程原位观测以及野外水合物样品鉴定等方面的研究进展。已知结构Ⅰ型和Ⅱ型水合物立方晶体的边长分别约为12.0×10-10m和17.3×10-10m,而结构H型水合物六方晶体a轴和c轴的边长分别约为12.2×10-10m和10.0×10-10m,因此,通过XRD技术准确测量水合物晶体的晶格参数,即可判定水合物晶体的结构类型,该技术在国外已应用于海洋和冻土区钻获的天然气水合物样品鉴定并获得结构信息。此外,通过测定不同条件下生成的水合物晶体参数的变化,可研究水合物的结构转换及其影响规律,研究表明混合气体的组成、客体分子体积及直径大小、温度等都对水合物晶体参数及结构产生影响。通过在高压环境下的XRD原位技术,可测定水合物的生成与分解过程中衍射峰的变化,研究水合物生成/分解动力学过程,研究表明水合物生成/分解主要分两个阶段,即在气液(固)表面的快速生成/分解过程及气体分子在液(固)体内部的扩散过程,后一个阶段控制着反应速度。目前,国外在水合物研究中应用XRD技术已相对成熟,而我国才刚刚起步。本文认为,将XRD技术应用到天然气水合物的研究中,可解决水合物的结构类型鉴别及晶格参数测量等基本的科学问题,而且XRD技术与核磁共振、红外光谱、X-CT等分析技术的联用,尚有很大的发展空间,将为天然气水合物相关的理论研究提供强有力的技术支撑。     

基于SVD和修正Z指数的汛期旱涝预测及其应用

利用奇异值分解(SVD)方法、500hPa高度场、太平洋海温场和降水资料,建立起汛期降水的预测方程;经过适应本地化的Z指数修正,将预测结果转化为旱涝等级;将SVD技术与修正的Z指数结合起来,实现旱涝的气候预测;将研究成果推广应用到气象、防汛抗旱部门。结果表明:1)影响江淮分水岭地区汛期降水的因子有5个,分别是太平洋地区2个,印度半岛附近2个,欧洲地区1个;2)理论上的Z指数等级不符合江淮分水岭地区的实际状况,因而必须对Z指数进行修正。经过修正后的各个旱涝等级的划分概率较为合理,说明Z指数的5级指标是可靠的;3)利用5个影响因子可以建立汛期降水量与影响因子之间的预报方程,在共计8年的旱涝滚动预测和实况检验中,等级相符的有7年,只有2003年的预测试验相差一个等级,5级的预测准确率达到87.5%;4)经过气象、防汛抗旱部门2008年的应用,旱涝等级的预测意见和实际基本吻合,说明预测技术的应用情况良好。     

Q矢量理论在暴雨分析中的应用介绍

介绍Q矢量理论的产生、应用发展和Q矢量的几种常用形式以及Q矢量理论在暴雨中尺度诊断分析中的应用和Q矢量分解在天气分析中的应用；分析不同类型暴雨过程Q矢量研究结果，表明Q矢量可以很好地揭示暴雨天气过程中次级环流及一些中小尺度天气系统的分布演变，为内陆地区暴雨中尺度分析提供更多的诊断方法。     

自然湿地甲烷排放模拟研究——模型的修正与验证

以稻田甲烷排放模型(CH4MOD)框架为基础,基于稻田同自然湿地产甲烷底物、植物生长过程以及土壤氧化还原电位变化过程之间的差异,对模型进行了修改,建立自然湿地甲烷排放模型(CH4MODwetland)。利用三江平原淡水沼泽和若尔盖高原泥炭沼泽的甲烷排放观测数据对模型进行了验证。结果表明:模型可以有效地模拟三江平原沼泽甲烷排放的季节和年际变化特征,但是在若尔盖高原模拟效果欠佳;模拟和观测的甲烷排放季节总量在两地均有良好的一致性,线性相关系数R2为0.96(n=7,显著性水平p0.001);模拟值和实测值之间的均方根误差,平均偏差和模型效率分别为14.1%,-6.7%和0.95。     

中国南京与美国德克萨斯稻田甲烷排放的比较

Field measurements of methane emission from rice paddies were made in Nanjing, China and in Texas, USA, respectively. Soil temperature at approximately 10 cm depth of the flooded soils was automatically recorded. Aboveground biomass of rice crop was measured approximately every 10 days in Nanjing and every other week in Texas. Seasonal variation of soil temperature in Nanjing was quite wide with a magnitude of 15.3℃ and that in Texas was narrow with a magnitude of 2.9℃. Analysis of methane emission fluxes against soil temperature and rice biomass production demonstrated that the seasonal course of methane emission in Nanjing was mostly attributed to soil temperature changes, while that in Texas was mainly related to rice biomass production. We concluded that under the permanent flooding condition, the seasonal trend of methane emission would be determined by the soil temperature where there was a wide variation of soil temperature, and the seasonal trend would be mainly determined by rice biomass production if there are no additional organic matter inputs and the variation of soil temperature over the rice growing season is small.     

The Prediction of Non-stationary Climate Series Based on Empirical Mode Decomposition

This paper proposes a new approach which we refer to as ``segregated prediction" to predict climate time series which are nonstationary. This approach is based on the empirical mode decomposition method (EMD), which can decompose a time signal into a finite and usually small number of basic oscillatory components. To test the capabilities of this approach, some prediction experiments are carried out for several climate time series. The experimental results show that this approach can decompose the nonstationarity of the climate time series and segregate nonlinear interactions between the different mode components, which thereby is able to improve prediction accuracy of these original climate time series.     

北太平洋海温与次年盛夏副热带高压的遥相关响应

选取1952-2005年北太平洋月平均海表温度（SST）资料，经过奇异值分解分析表明：6月份日界线附近西风漂流区的海温集中了北太平洋海温场的主要信息，西风漂流区与赤道冷水区的海温存在遥相关震荡，并且在6月份达到全年的最高值，11月份其振幅出现次高值。6月西风漂流区的海温（SST）可视为来年盛夏（7-8月）西太平洋副热带高压的强弱变化的信号：当6月份西风漂流区的海温（SST）偏低，则来年盛夏西太平洋副热带高压偏强；反之，则来年盛夏西太平洋副热带高压偏弱。     

珠江三角洲城市群污染综合指数预报的模式方法

应用全二阶矩表示的商斯烟团模式,重点引入烟团的合并与分解及各种清除过程,并利用广州热带模式（GZTM）所提供的华南地区细网格的三维数字化流场,来计算污染物浓度的长期变化。具体先模拟计算SO2、NOx、TSP的地面浓度日变化,通过求平均得到每种污染物的日均浓度,并和对应的污染物的日均浓度二级标准比较,得到每种污染物的污染指数Pi,最后求和得出污染综合指数P,从而对珠江三角洲地区的污染综合指数作出预报。