地球磁层顶磁场重联的动力学过程

用三维可压缩MHD数值模拟研究了在磁场重联过程中电子压力梯度项的效应研究结果发现在较高等离子体β,较小离子惯性尺度条件下,广义欧姆定理中压力梯度项在重联过程的作用不可忽略.在磁重联过程中,压力梯度项虽然没有明显改变磁场拓扑结构和重联速度,但它使电子和离子速度明显增大.由于在离子惯性尺度下,离子和电子运动解耦,电子是电流的主要载流子,所以场向电流也增大,并导致核心磁场明显增大.考虑到场向电流是磁层电离层耦合的一个重要因素,所以电子压力梯度项的引入加强了行星际磁场南向期间磁层电离层的耦合.电子压力梯度项还在重联区激发了波动,该波动可向重联区外传播.     

基于梯度对称性的无人机影像电力线自动提取方法

针对航空影像电力线提取过程中,背景线特征(电力杆塔、道路和植被等)干扰问题和电力线提取准确性问题,提出一种基于梯度对称性的电力线特征判别方法。采用Line Segment Detector(LSD)算法,对航空影像进行线特征提取;基于电力线附近梯度的对称性特征,实现从大量线段中准确筛选电力线段;采用缓冲区序列化线段连接算法,实现了电力线的自动连接。通过实验证明,提出的方法能够排除背景干扰并准确、完整地提取整条电力线。     

620 ka以来帝汶海西南部表层海水盐度对印尼穿越流演变的响应

印度尼西亚穿越流（Indonesian Throughflow,简称ITF）控制着印度洋和太平洋间的水体与热量交换,显著影响着现代印度太平洋地区的气候环境,且在过去的区域水文条件演变中也起了至关重要的作用。目前,有关ITF在轨道-亚轨道时间尺度上的研究多限于末次冰期以来,对其在多个冰期旋回中的演变缺乏认识。本文利用位于ITF帝汶海出口处的IODP 363航次U1482钻孔（15°3.32'S,120°26.10'E;水深1446 m）,通过浮游有孔虫Trilobatus sacculifer壳体的氧同位素和Mg/Ca分析,建立了U1482钻孔上部42.48 m的年龄框架,重建了620 ka以来帝汶海西南部表层海水温度（Sea Surface Temperature,简称SST）和剩余氧同位素（δ¹⁸O_sw-iv）的变化。结合西太平洋暖池区和帝汶海的其他岩芯记录,探讨了近6次冰期旋回中ITF结构和强度变化导致的区域盐度演变特征及机制。结果显示,620 ka以来帝汶海西南部δ¹⁸O_sw-iv呈现出冰期低、间冰期高的特征,且其变化具有显著的岁差（23 ka）和斜率（40 ka）周期。分析表明,岁差驱动下热带辐合带（Intertropical Convergence Zone,简称ITCZ）南北位移所致的盛行风向变换以及冰期旋回中海平面升降导致的ITF通道连通性的改变是区域盐度周期性演变的主导因素,同时,地球轨道斜率驱动下南半球经向温度梯度的周期性变化也可能影响了ITF低盐水体向南半球高纬海区的输运。

     

一模式大气参考状态的科学计算与特征分析

采用样条格式二阶时空离散预报方程与显式-准拉格朗日积分方案, 建立非静力全可压数值模式动力框架, 对气压、气温(位温)、风及广义牛顿力(加速度)场做三次样条函数拟合, 实现各个变量场二阶可导, 并且按牛顿运动定律, 显式迭代插值求上游点\     

华北平原区地温梯度与基底构造形态的关系

本文根据部分实测温度资料和有限单元法的数值模拟计算结果,研究了华北平原区地温梯度和地表热流值与基底构造形态的关系,分析了盖层相对厚度、基岩侧界面倾角以及不同岩石热导率比值对地温梯度和地表热流分布图式的影响,并讨论了地壳浅部热流的折射和再分配问题。在此基础上,提出了华北平原区地温梯度和热流值基底构造形态的相关直线校正法,即根据不同构造部位上钻孔的实测地温梯度和盖层相对厚度的相关直线推算区域平均地温梯度和具代表性区域热流值的方法。     

FGOALS-s2 simulation of upper-level jet streams over East Asia: Mean state bias and synoptic-scale transient eddy activity

Upper-level jet streams over East Asia simulated by the LASG/IAP coupled climate system model FGOALS-s2 were assessed, and the mean state bias explained in terms of synoptic-scale transient eddy activity (STEA). The results showed that the spatial distribution of the seasonal mean jet stream was reproduced well by the model, except that following a weaker meridional temperature gradient (MTG), the intensity of the jet stream was weaker than in National Centers for Environment Prediction (NCEP)/Department of Energy Atmospheric Model Inter-comparison Project Ⅱ reanalysis data (NCEP2). Based on daily mean data, the jet core number was counted to identify the geographical border between the East Asian Subtropical Jet (EASJ) and the East Asian Polar-front Jet (EAPJ). The border is located over the Tibetan Plateau according to NCEP2 data, but was not evident in FGOALS-s2 simulations. The seasonal cycles of the jet streams were found to be reasonably reproduced, except that they shifted northward relative to reanalysis data in boreal summer owing to the northward shift of negative MTGs. To identify the reasons for mean state bias, the dynamical and thermal forcings of STEA on mean flow were examined with a focus on boreal winter. The dynamical and thermal forcings were estimated by extended Eliassen-Palm flux (E) and transient heat flux, respectively. The results showed that the failure to reproduce the tripolar-pattern of the divergence of E over the jet regions led to an unsuccessful separation of the EASJ and EAPJ, while dynamical forcing contributed less to the weaker EASJ. In contrast, the weaker transient heat flux partly explained the weaker EASJ over the ocean.     

废弃油井直接换热技术及应用效果评价

基于呼伦贝尔地区的地下地质特征,在工作区内选取深度、井身结构和套管程序都适宜的废弃油井,依据《浅层地热能勘查评价规范》将底部射孔层位进行封堵改造,实现了超导液闭式循环,达到了深井直接换热的目的.通过对区内ZK1油井的直接换热试验,经稳定测试取得了单井换热功率约162 kWh,每延米换热量为90 W的良好应用效果.ZK1油井直接换热改造的成功,标志着废弃油井直接换热改造是可行的,并总结了一套改造技术流程及取热利用方案,同时为类似改造工程积累了值得进一步推广的经验,为清洁能源地热的利用开辟了一条新的途径.     

西南太平洋天然气水合物形成与分布的地热背景

天然气水合物广泛分布于海底和永久冻土带。自20世纪末以来,新西兰北岛东坡希古朗基陆架和澳大利亚新喀里多尼亚盆地相继被科学家发现了天然气水合物标志BSR(BottomSimulatingReflector),这引起世界广泛关注,文章结合以前的研究工作,从地热角度剖析天然气水合物赋藏状况。依据国际热流委员会(IHFC)提供的西南太平洋地热数据,经过统计确定出该区域的热流分布;计算得出该区域热流平均值为80.1mW/m2,低于全球大洋边缘盆地地区平均热流值101±2.2mW/m2;结合天然气水合物温压方程,计算结果表明西南太平洋天然气水合物稳定带厚度平均值为274±20m,薄于其他已经发现的海洋天然气水合物稳定带平均厚度(约400m)。文章还定量分析了温度参数对天然气水合物稳定带的影响。     

基于钻井温的长白山天池火山北坡浅部岩浆房赋存深度研究

长白山火山区地壳热结构尚未建立, 目前基于地球物理探测手段获得的天池火山浅部岩浆房赋存深度存在差异. 通过对天池火山北坡CZK07钻孔测温情况的研究, 在资料评价与地温梯度计算的基础上, 结合全新世岩浆房温度资料, 估算了北坡浅部岩浆房的赋存深度. CZK07钻孔位于地球物理探测所推测的浅部岩浆房正上方, 靠近历史时期火山喷发火口, 在孔深约610 m处地温较高且稳定(102.5~106.8℃). 连续测温资料显示, 钻孔地温随深度呈一次正相关变化, 地温梯度主要变化于134~178℃/km之间(平均为153℃/km), 可大致代表浅部岩浆房上覆地壳的地温梯度. 基于前人浅部岩浆房的温度研究, 本次定量估算的天池火山北坡浅部岩浆房的赋存深度, 为天池水面下5.25~7.21 km, 与地球物理探测的反演结果相近.