并行网络电法在煤层覆岩破坏监测中的应用

并行网络电法勘探现场观测数据表明,随着开采煤层上覆岩体破坏程度的加剧,其电阻率值呈上升趋势:当煤层上覆岩层视电阻率值相对于背景电阻率值增大1~2倍时为裂隙发育带;当增大3倍以上时为离层冒落带。对于全空间电阻率观测,其视电阻率值的变化主要是以突出异常为主。应用结果表明,利用并行网络电法进行煤层顶板视电阻率动态监测,可以直观反映“三带”的发育形态以及开采产生矿山压力的显现规律,为矿井安全提供有效的探测手段。     

采场组合矿压观测方案的研究

分析了传统矿山压力观测方法的不足,提出了采场组合矿压观测方案。通过对组合观测理论、观测方法、实施方案的论述,提出了一套理论上可行、实践中可用的实用矿压观测方法。实践表明,该方案对监测矿山压力的变化规律具有较强的可靠性,对煤矿企业的矿压观测方案部署具有较强的借鉴价值。     

云南属都湖近百年环境演变的湖泊沉积记录与器测资料对比研究

通过对属都湖湖心钻取的短岩芯Esdr1进行放射性核素137Cs和常规的元素分析,利用137Cs建立精确的年代标尺,开展地球化学记录环境演变与器测资料的对比研究。器测资料表明,近50年来,该地区主要的气候变化特征:1958～1983年,气候偏冷湿;1983～2002年,气候逐渐暖干化,这些气候波动特征被沉积岩芯忠实记录。研究表明属都湖沉积物地球化学代用指标指示的气候演化特征与器测资料可很好的对比印证,属都湖沉积岩芯完整的记录了区域气候变化的信息     

北冰洋中央密集冰区海冰对太阳短波辐射能吸收的观测研究

太阳辐射能是海冰融化的最主要能源,基于在2008年8月21～27日北极加拿大海盆中部为期8天的冰站考察中海冰光学观测数据,研究了北冰洋中央密集冰区海冰吸收的太阳辐射能.通过现场直接观测,确定了海冰透射率、反照率、吸收率及其随冰厚的变化,得出海冰对太阳短波辐射的吸收率大约为到达冰面太阳辐射的16%,大部分被冰雪表面反射.为期3天的对太阳辐射的观测表明,虽然到达北冰洋中央密集冰区的太阳辐射能并不少,但由于云和雾覆盖的时间所占的比例很大,有将近57%被大气削弱,其余的又有77%左右被冰雪表面反射回太空,海冰吸收的热量只有10.2W/m2,相当于每天融化2.6mm的冰,1m厚海冰全部融化需要380天,不足以为海冰融化提供足够的热量.因此北冰洋中央密集冰区终年被海冰覆盖,即使在北冰洋海冰面积骤减的现状下,那里的海冰密集度仍然接近100%.然而,文章的结果指出:大气中云和雾大幅度减少、积雪层融化、海冰厚度减小、融池的比例增加等因素都会大幅度增加海冰吸收的热量,未来这些过程的发生有可能导致北冰洋密集冰区的海冰快速融化.     

自适应海洋观测

“自适应海洋观测”指固定或移动的海洋观测平台能够根据海洋环境和信号的变化,自主调节测量和运行参数,获取最关键的海洋信息.自主水下航行器运用自适应检测和采样技术,在研究上升流锋面等实验中显示出前所未有的观测准确度和效率.一个海洋观测系统的综合效能,取决于固定平台和移动平台的功能互补以及自适应观测能力的增强.     

青藏高原南部及邻区深部碳释放规模与成因

不同构造背景下的深部碳释放通量与机制研究对于深刻理解长时间尺度的气候变化具有重要意义,以往的相关研究多集中在洋中脊、大洋俯冲带和大陆裂谷等地质单元,缺少对大陆碰撞带深部碳释放规模与机理的关注,从而制约了对大陆碰撞带深部碳循环过程及其气候环境效应的进一步认识。青藏高原起源于印度和欧亚大陆的碰撞,是研究大陆碰撞带深部碳循环的理想地区。为此,在近年来青藏高原温室气体释放野外观测与研究的基础上,本文估算了高原南部及邻区火山-地热区的CO₂释放规模并探讨了其释放模式。气体He-C同位素地球化学与温泉水热活动特征等显示,青藏高原南部及邻区的深部碳释放主要受深部岩浆房、断裂和浅部水热系统等因素的控制。依据深部流体源区和上升运移控制因素的差异,可以将青藏高原南部及邻区的深部碳释放划分为三大类:(1)以壳内水热系统脱碳为主的藏南地区;(2)深大断裂控制的以水热系统脱碳为主的川西地区;(3)深部岩浆房和浅部水热系统共同控制的滇西南地区。青藏高原南部土壤微渗漏CO₂释放通量介于18.7~52.3Mt/yr之间,温泉溶解无机碳释放通量约为0.13Mt/yr;高原邻区的川西、滇东南断裂带温泉CO₂释放规模为0.1Mt/yr;腾冲火山区CO₂释放通量介于4.5~7.1Mt/yr之间。本研究认为,青藏高原南部及邻区每年向大气圈释放CO₂的规模为23.4~59.6Mt,这一规模与全球其他构造背景(如洋中脊、大洋俯冲带、大陆裂谷等)火山区深部碳释放规模相当,表明以青藏高原为代表的大陆碰撞带是地质源CO₂释放的重要场所。     

不对称抽道集共反射面元叠加方法探讨

总结不对称抽道集共反射面元叠加方法的工作经验，提出自由观测面自由反射界面不对称抽道集共反射面元叠加方法的处理思路和计算方法。在自由观测面的条件下，反射界面可分为简单倾斜平面、规则曲面和自由反射界面三种情况，针对不同情况讨论共反射面元的叠加方法。综合一般情况下的共反射面元叠加方法，提出了“鳞片法”的处理思路。     

多种再分析地表温度资料在中国区域的适用性分析

利用1979-2010年中国805个站点的逐日地表温度观测资料与ERA-Interim、ERA-Interim/Land、JRA-55、NCEP/NCAR和NCEP/DOE五种再分析地表温度资料, 对五种再分析地表温度资料在中国区域的适用性进行了比较与分析. 结果表明: 从空间分布特征来看, JRA-55资料与观测资料最为接近; 五种再分析地表温度资料在东部地区的适用性好于西部地区, 且均不能很好地模拟出青藏高原地区和西北西部地区的地表温度分布. 从地表温度的长期变化来看, 五种再分析地表温度资料虽然可以描述地表温度变化趋势, 但均存在低估现象, 且低估现象随着地表温度的增加变得更加严重. 在地表温度人工观测和自动观测交接的时间段, 可以使用再分析资料作为地表温度均一化的参考序列.     

文丘里法在河流流量推算中的应用

流量测验常见方法有常规水文缆道流速仪法、超声波时差法、声学多普勒流速(ADCP)、雷达波流速等,上述方法各有优缺点,适用于不同场合。文丘里现象被广泛用来测量封闭管道中单相稳定流体的流量,依据伯努利定律可知流速的增大伴随流体压力的降低,即受限流动在通过缩小的过流断面时流体出现流速增大的文丘里效应,根据该效应,可通过河段文氏等效,获得估算的天然河流水体流量。经实例验证,该方法计算精度较高,达到流量测验规范要求,可作为流量估算的一种辅助手段。     

中国大陆深探测的大地电磁测深研究

通过对地震波速度、密度、磁性、导电性等物理场进行观测,研究地壳与上地幔的物性与结构特征,将为研究地球内部物质状态、地壳运动过程及其动力学机制等科学命题提供科学依据,同时也将为寻找深部大型矿床提供信息。大地电磁深探测方法作为研究地球壳幔电性结构的主要地球物理方法,在国内外完成了大量探测工作,取得了许多重要的研究成果。在研究壳幔构造方面,大地电磁法和地震方法一起被视为两大支柱方法,在世界范围内解决大陆动力学问题方面已有许多成功的应用范例。但由于大地电磁探测以天然电磁场作为场源,在矿集区等强干扰地区往往很难采集到高信噪比的数据,抗干扰能力较弱。同时,大地电磁与地震数据的约束反演以及联合解释目前尚没有达到实用化,这些都限制了大地电磁数据的处理及解释精度。深部探测技术与实验研究(SinoProbe)专项下属的深部探测技术实验与集成项目将选择青藏高原、西部造山带与华南山区结晶岩等复杂地质条件和不同人文干扰水平地区,以大地电磁探测与地震探测作为主要手段,研究深部精细地球物理探测技术的集成,并且通过实验剖面研究这些实验区的壳幔结构特征。其中的大地电磁测深大剖面观测实验与壳/幔三维电性研究课题,将通过在实验区的大地电磁观测实验,研究适用于不同地质条件及干扰水平地区的大地电磁数据采集方法技术以及精细处理与反演方法,同时探讨大地电磁数据与地震数据的约束反演以及联合解释。该研究将提高深部地球物理探测精度,为深部精细地球物理探测方法技术集成以及区域地球物理精细探测提供范例。已经完成的青藏高原东北缘西秦岭造山带和福建结晶岩地区的大地电磁观测试验表明,在这些典型地质构造区域,虽然存在施工困难,干扰水平大等各种不利因素,但只要采取合适的野外观测技术,并通过数据精细处理与反演计算,是能够获得高质量的大地电磁数据以及可靠的电阻率分布模型。试验所取得的成果,将为实现深部探测技术实验与集成项目科学目标和研究任务提供重要的技术支撑与保障。