耦合模式长期积分中东亚夏季风与ENSO联系的不稳定性

通过对挪威卑尔根全球大气-海洋-海冰耦合模式300a控制积分结果进行交叉子波分析,揭示了东亚夏季风（EASM）与同期Nio3区（90°W～150°W,5°S～5°N）海洋表面温度异常的相关关系在长期变化中是不稳定的,呈现出明显的阶段性特征.气候要素场在二者联系的紧密（HCP）和微弱（LCP）时期差别显著,在HCP时期,西北太平洋对流层低层出现一对耦合的异常气旋和反气旋性环流系统;东南亚地区对流层低层表现为强东风异常,风速的年际变率加大;热带西太平洋对流层温度和位势高度场的年际变率普遍加强.此外,中国夏季降水与同期Nio3区海洋表面温度异常的相关关系在上述两种时期也存在较大差别.     

陡倾矿体开采断层滑移引发覆岩失稳机理分析

断层是成矿构造中重要的边界因素,断层的稳定性对矿体以及上覆岩体的稳定性具有关键的影响。本文基于金川矿区Ⅲ号矿体开采诱发断层滑移导致覆岩失稳的实例,在对地表及井下变形特征调查分析的基础上,采用数值模拟方法对断层滑移过程进行了研究,模拟结果揭示了此次断层滑移过程中断层带应力场、位移场的演化特征。根据应力分布特点将断层失稳过程分为应力缓慢增长阶段、应力增长震荡阶段、应力快速增长阶段、应力峰值震荡阶段、断层初始滑移失稳阶段和断层快速滑移失稳阶段6个阶段。断层失稳滑移过程由变形量积累阶段和断层突然失稳阶段构成,变形量积累阶段又可以分为断层减速滑移、断层稳定滑移和断层加速滑移3个不同时期。     

汶川地震失稳机制的数值模拟研究

考虑断层的软化特性,建立垂直于龙门山断裂带并包含四川盆地和川西高原在内的汶川地震不稳定性地震力学模型.采用有限元方法计算得到了描述整个岩石力学系统稳定性状态和过程的平衡路径曲线.在此基础上,采用稳定性理论研究了汶川地震从孕育到发生的过程,讨论了断层倾角和断层材料参数对地震失稳的影响.数值模拟结果显示,系统只存在稳定的断层无震滑动和不稳定的地震失稳2种状态.断层倾角、初始内摩擦系数、初始黏聚力和强度曲线形状参数的增加会导致系统趋向不稳定的地震失稳状态.而强度曲线胖度参数的增加有助于系统进入稳定的断层缓慢无震滑动状态.地震失稳前,在平衡路径曲线的应力峰值点和失稳点之间,断层错动加速,应变能开始释放并且应力开始减小,是失稳的前兆.最后在失稳点发生应力突跳,地震发生,其间伴随应变能的急剧释放、应力降和断层突然错动.无论是稳定的断层无震滑动还是不稳定的地震失稳,系统重新进入应力和应变能增加状态后,应力和应变能的增速由远场加载速度、岩石力学系统的结构和围岩材料属性决定,与断层软化特性参数无关.

     

阿勒泰市地质灾害时空分布规律研究

新疆阿勒泰骆驼峰崩塌位于阿勒泰市重点景区中,对游客、坡前公路及过往人员车辆构成威胁。新疆阿勒泰复向斜褶皱发育复杂,岩体在内外地质作用下劈理和节理等地质构造较为发育,导致该地区崩塌地质灾害危害程度较高。为有效防控阿勒泰市骆驼峰崩塌灾害,综合利用野外地质调查、InSAR监测、节理统计及理论分析等方法,探明了骆驼峰崩塌危岩体的几何形态和变形破坏特征,揭示了其成因和破坏机理。结果表明,研究区以滑移式崩塌为主,共分为崩塌区、陡崖斜坡和堆积区3个区段;得到最优势节理结构面曲线产状为37°∠70°,总结出该崩塌共存在3种岩体破坏模式;崩塌失稳模式为卸荷-拉裂-滑移,破坏机理可总结为地质构造-地形高差-节理结构面剪切-岩性差异性风化-水、冻融作用等因素诱发-岩体拉裂卸荷等多方面共同作用导致崩塌的变形破坏。研究成果可为阿勒泰骆驼峰景区地质灾害防灾减灾、景区开发规划提供参考,也为类似地区的凝灰岩崩塌灾害的发育特征及破坏机理研究提供借鉴。     

高频加热中低纬电离层激励不稳定性研究

高频泵波加热电离层实验二维数值模拟结果显示,虽然背景电离层状态能够明显影响模拟加热结果,但是在大部分平静电离层状态下,模拟加热一段时间后,加热区域内电子浓度、电子温度会趋于稳定,这一结论已为实验所证实.然而部分模拟结果显示,当电离层电子浓度、电子温度空间结构满足一定条件后,过密加热中泵波反射区域,电子浓度、电子温度在加热机开关机后将产生不稳定的时空效果.激发该不稳定性的正反馈过程如下：当泵波反射区域内电子温度受到泵波加热上升后,其引起的等离子体膨胀导致该区域内电子浓度减小,受到电子温度、电子浓度变化的共同影响,电子能量方程中由于电子-离子碰撞导致的电子能量损失项减小,电子温度将进一步升高,一种正反馈机制建立.最后得到以下结论,当电离层电子温度剖面呈明显的双峰结构,被加热区域内电子温度较高,且电子-离子碰撞引起能量损失项成为电子主要的能量损失项后,一种不稳定性被激发,加热将产生更明显的电子浓度、电子温度的变化.以上条件在下午电离层更容易被满足.     

国道321线七宝莲边坡失稳机制与整治措施

对国道321线七宝莲边坡的气候、地质、地貌、水文等条件进行了综合分析，认为该边坡是潜伏着危险的不稳定边坡，其中地质构造、岩体结构、地表水和地下水作用是边坡变表破坏的主要影响因素，建议采用预应力框架挡土墙对边坡进行加固的防护措施。     

东亚夏季风和ENSO关系的不稳定性

通过本项研究，发现了东亚夏季风和ENSO的相互关系在长期变化中是不稳定的。不稳定指的是在一段时期两者关系比较紧密而在另一段时期两者关系比较微弱。文章揭示：在东亚季风和ENSO关系紧密时期（HCP）和关系微弱时期（LCP）夏季大气环流的年际变率有显著差别。在关系紧密时期，南热带东太平洋区的信风、热带东太平洋区的低层大气温度、两个半球的副热带高压系统等的年际变率均显著高于关系微弱时期。并且，HCP和LCP时期中国夏季降水和ENSO的关系也有明显差异。     

Variable-density flow and transport in porous media: approaches and challenges

We review the state of the art in modeling of variable-density flow and transport in porous media, including conceptual models for convection systems, governing balance equations, phenomenological laws, constitutive relations for fluid density and viscosity, and numerical methods for solving the resulting nonlinear multifield problems. The discussion of numerical methods addresses strategies for solving the coupled spatio-temporal convection process, consistent velocity approximation, and error-based mesh adaptation techniques. As numerical models for those nonlinear systems must be carefully verified in appropriate tests, we discuss weaknesses and inconsistencies of current model-verification methods as well as benchmark solutions. We give examples of field-related applications to illustrate specific challenges of further research, where heterogeneities and large scales are important.     

Climatic Variations In The Moisture and Instability Patterns Of The Atmospheric Boundary Layer On The East Mediterranean Coastal Plain Of Israel

A long-term record (1964–1995) of radiosonde data observed atthe Bet-Dagan aerological station of the Israel Meteorological Service was analyzed to detect possible temporal trends in moisture content and instability of the atmospheric boundary layer. Bet-Dagan issituated in the central part of the south-east Mediterranean coastal plain. During this period surface characteristics in this region have changed drastically due to changes in land use, i.e., urbanization, development of irrigated agriculture and afforestation. The analysis of the radiosonde data reveals a clearly defined, statistically significant, increasing trend in the moisture content, mainly during summer. The stability of the surface layer, characterized by the bulk Richardson Number, shows adecreasing trend since the early 1960s. Relationships between these trends, land-use modifications and possible influence of large-scale influence are discussed.     

岩体失稳过程中的振荡现象及断层的多向错动形迹

对三轴实验中岩石突发式破坏和粘滑失稳的瞬时动态过程的研究表明,应力下降和位移增加都不是单一的,而是一种含有多种频率成分的振荡过程。用扫描电镜对错动面的观察表明,这种振荡导致双向或多向错动形迹的发育。结合天然断层面上常见的双向或多向错动的擦痕、阶步等形迹,以及断层带的异常构造,如反错列等,提出一次断层活动中失稳振荡——地震可能是这些特征的形成原因之一。反之,它们也有可能成为地震的一种标志