青藏高原东北缘重力场深部结构及其动力学特征

本文采用欧拉反褶积、场源参数成像(SPI)、场源边界提取(SED)、莫霍面反演、地壳三维可视化等多源方法,对青藏高原东北缘地区的布格重力场进行反演与分析,深入研究该地区的深部结构与变形特征,探讨区域深部孕震环境及动力学机制.研究表明,青藏高原东北缘的布格重力场整体呈负异常值,具有明显的分区性,表现出鄂尔多斯盆地异常值相对偏高、阿拉善块体次之、青藏高原块体极低的特点,其中海源断裂系形成了一条宽缓的弧形重力梯度条带,梯度值达1.2 mGal·km^-1.欧拉结果显示,鄂尔多斯盆地相比于青藏高原块体而言,场源点具有较强的均一性,场源强度值高(密度值高)且深度稳定在25~32 km范围内,而高原块体的中下地壳尺度广泛分布着低密度异常体.SPI图可知,海源弧形断裂系位于“浅源异常”弧形区,反映其地壳较为活跃,易发生中强地震.SED图揭示青藏高原地壳向东北扩展,经过几大断裂系的调节后运动矢量向东或东南转化,SED与GPS、SKS运动特征大致相同,说明地表-地壳-地幔的运动特征有着较强的一致性.青藏高原东北缘地区壳幔变形是连贯的,加之莫霍面由北向南、由东向西是逐渐加深的,因此属于垂向连贯变形机制,不符合下地壳管道流动力学模式.区域形成了似三联点构造格局,其中海源弧形断裂系的深部地壳结构复杂,高低密度异常体复杂交汇,是青藏高原、阿拉善、鄂尔多斯三大块体相互作用的重要枢纽,其运动学特征总体为中段走滑尾端逆冲,而断裂系正处于大型的弧形莫霍面斜坡带之上,具备强震的深部孕震环境,因此大尺度的运动调节与深部孕震条件共同促使了该地区中强震的多发.     

基于VAP卫星的等离子体层顶电子密度波动统计分析

基于范艾伦辐射带探测卫星的观测数据(2012年9月至2015年11月),收集了584个等离子体层顶密度波动事件,研究了这些事件分布随磁地方时、磁壳值以及地磁活动的变化关系,并使用快速傅里叶变换分析了全部事件平均功率谱.统计结果表明,等离子体层顶密度波动事件主要发生在磁地方时黄昏扇区,其分布与磁地方时和地磁活动具有明显的相关性.等离子体层顶密度波动在1～100mHz区间内具有接近-5/3的功率谱斜率,表明存在二维磁流体动力学湍流.本文统计结果将有助于进一步深入理解等离子体层顶密度波动在内磁层中能量传输的具体作用,并且将促进对等离子体层顶波动的激发、增强与传播过程的进一步研究.     

非迁移潮作用下的电离层赤道异常区单峰现象及其经度分布

当喷泉效应较弱而双峰结构发展不充分的时候,可能在赤道异常区仅能够观测到一个电子密度的峰值,称之为单峰现象.本文利用CHAllenging Minisatellite Payload卫星在2001-2010年的电子密度数据给出了单峰的发生规律,单峰在地方时早上08：00-10：00和下午16：00-19：00发生率高,发生位置在经度上呈现多波数分布,尤其在10：00-18：00明显：在分季时多呈现四波,而在冬至季时以三波为主.单峰发生多的经度,正好对应着双峰的结构特征较弱之处.究其原因,是非迁移潮的DE2和DE3分量调制了背景风场和大气发电机电场,在电场和喷泉效应减弱的经度,双峰结构难以形成时,就会表现为单峰结构.本文扩展了对单峰现象的地方时、季节和经度分布等规律的了解,明确了非迁移潮在其中施加的影响,由此,单峰同双峰现象一样可以用于研究非迁移潮对热层-电离层的作用.     

东濮凹陷沙一段源岩的成烃动力学参数特征

运用成烃动力学原理对东濮凹陷沙一段源岩进行研究表明,沙一段源岩中的成烃有机质具有非均质性．沙一段目前正在生烃的活化能范围为90kJ／mol～110kJ／mol之间．对应的成熟生烃门限埋深约在2200m左右。该结果为评价沙一段源岩提供了基于动力学上的证据．同时对推进沙一段的油气勘探具有积极意义。     

一种仿生波动鳍装置设计与实验研究

推进系统是自主水下航行器的重要组成部分,传统的螺旋桨推进器虽然推进效率高,但存在着低速状态下机动性不足、噪音以及水流扰动的问题,相比之下模仿鱼类的推进方式在推进效率与机动能力上具有极大优势。在模仿鱼类的推进方式中,仿生波动鳍推进方式具有高机动性与高稳定性的特点。影响仿生波动鳍推力大小的因素主要有幅值、频率及相位差等控制参数,此外还包括波动鳍自身结构的长度、材质等物理因素,探讨物理因素的影响对于指导仿生波动鳍的设计有着重要意义。本文通过对鳐鱼形态学的研究,设计了一套简化的仿生波动鳍推进装置,并设计了仿生波动鳍的实验平台以及软硬件系统,依托于此套系统重点研究了鳍条材质、鳍条间距、鳍面长宽比、鳍面安装的松紧程度等物理因素对于波动鳍推力的影响。研究结果揭示了物理因素对于波动鳍推力影响的规律,对于今后研制高性能的仿生波动鳍推进装置提供了理论与实践上的参考。     

东营凹陷波动古湖相烃源岩沉积特征

以东营凹陷牛38井为例,研究显示,该井沙河街组沙三段烃源岩的沉积特征具有明显的波动性．宏观上体现为, 构造因素控制湖盆的整体升降和沉积构造旋回,但季节性气候及其它因素的影响使湖盆呈现次级旋回的复合性沉积．微观上表现为纹层的不连续性及生物扰动构造等事件性沉积.古湖面不同幅度的波动和变化导致相对稳定的泥岩沉积的不稳定性,有机质的分布也呈现较显著的非均质性．湖泊的沉积过程影响了微量元素、有机质以及烃源物质的分布,水体较深、盐度较高的沙三段下部多数微量元素含量较高以及B／Ca、Sr／Ba呈现高值;水体较浅、盐度较低的沙三段中部各元素的分布较为稳定,B／Ca、Sr／Ba比值及Sr的含量均显著降低.波动性沉积导致烃源岩呈现明显的优劣性分布,沙三段下部中的有机质富集,为优质烃源岩;沙三段中部的有机质分布较为分散,生排烃的资源潜力有限．     

高云与高层垂直速度关系的个例研究Ⅱ.动力学分析

观测表明,高云的夏季块状分布和冬季带状分布,与低层赤道辐合带的夏季与冬季的形状十分相似;并且卷云和卷层云可以独立于深对流单独存在.作者对这两个观测分析结果进行动力学分析,结论如下:1)由于印度洋北面是青藏高原与亚洲大陆,夏季不能在北面副热带地区形成反气旋,从而印度洋赤道北面为西南气流,导致了赤道辐合带在该地区断裂并且相应的深对流在亚洲季风区的块状分布.2)利用斜压超长波理论,将Rodwell等的亚洲季风单向模型(即非绝热加热导致季风形成)作了修改,扩展为双向闭合模型.印度洋跨赤道偏南风产生大范围水汽辐合,其与地形的共同作用,产生了降水云系的高层加热,由于Sverdrup涡度平衡关系,导致了低层的偏南风而形成了一个相互作用的闭合过程,从而表明了亚洲夏季风是准定常的.3)通过详细分析涡度方程,证明除了恰好在赤道上之外,赤道辐合带上的水平辐合均会产生涡,并且这些涡由点涡(涡度的奇异部分)与各种尺度的涡(涡度的正则部分)组成.正涡度对应于云区,负涡度对应于晴空区,与赤道辐合带(ITCZ)的观测结果一致.4)由于辐合和切变产生涡,得到赤道辐合带和深对流的带状准定常维持的动力机制,即:由于赤道辐合带的辐合,其南北风辐合与东西风切变将产生涡,其与水汽的共同作用产生了深对流的上升降水云系,而降水云系的潜热诱导上升,进一步加强了水平辐合,从而表明了赤道辐合带的带状准定常维持的中介是不同尺度的涡.5)卷云和卷层云可以独立于深对流的原因是热带卷云和卷层云与流场是可以互相激发的,深对流不是其唯一的源.     

Ekman边界层动力学的理论研究

大气边界层及其与自由大气之间的相互作用具有明显的非线性特征,而这些特征是经典Ekman理论所不能描述的,因此,发展中等复杂程度(介于完全模式与经典Ekman模型之间)的大气边界层动力学模式,简称中间模式,对人们从理论上认识大气边界层动力学过程的非线性特征具有重要意义。本文对目前最具代表性的几个中间边界层模型:地转动量近似边界层模型、Ekman动量近似边界层模型以及弱非线性边界层模型进行了总结和分析,阐述了Ekman层主要动力学特征。通过分析上述各模型的理论框架,揭示了各模型的物理意义及其在描述Ekman边界层基本动力特征上的优点和局限性,并指出尽管在细节定量描述上有差异,但各中间模型对Ekman层动力学特征的定性描述具有很好的一致性。对于这些Ekman边界层近似理论模型的进一步应用问题,主要回顾和总结了利用上述模型探讨地形边界层结构、大气锋生过程、低层锋面结构和环流以及边界层日变化、低空急流形成等动力学问题的研究,并对这些研究所揭示的Ekman层动力学特征及其对自由大气低层运动的影响进行了分析,结果表明,这些Ekman边界层近似模型可以较好地揭示大气边界层动力学特征,在大气边界层动力学及其与自由大气相互作用的研究上具有重要价值。另外,还对目前Ekman边界层理论研究中存在的问题进行了一些分析,提出了有待进一步研究的科学问题。     

金华市水资源承载力分析

从生态学角度出发,提出水资源承载力是在社会发展的某一阶段和生态系统良性循环的条件下,水资源对人类活动的最大支撑能力。指出目前金华市的水荒不是水源型缺水,而是水质型缺水和工程型缺水。根据20多年的历史数据和2020年全面建设小康社会的标准,利用系统动力学(SD)模型,仿真研究了金华市未来政策实施后水资源承载力的动态变化过程。同时指出,对于金华市来说,单方面追求经济的快速发展、以牺牲环境作为代价的高方案和把环境保护作为首要目标、经济慢速发展的低方案都是不可取的,只有经济发展和环境保护同时兼顾的中方案才是首选方案。     

鄂尔多斯盆地上古生界煤的生烃动力学研究

通过有压力的生烃动力学模拟实验, 获得了鄂尔多斯盆地上古生界太原组和山西组煤成C₁-C₅烃类组分的生成动力学参数. 结合鄂尔多斯盆地上古生界的古地温演化特征, 对鄂尔多斯盆地东部和中部地区的上古生界太原组和山西组煤成气的生成演化历史进行了恢复, 认为在早白垩世末盆地抬升降温过程中不存在大规模的二次生烃. 对影响煤成气行为的一些因素进行了讨论, 强调烃源岩母质的性质是决定其生烃行为的最本质原因.