全新世亚洲季风百年-千年尺度变化的模拟研究进展

气候重建工作的深入开展极大地促进了全新世亚洲季风变化的研究,然而当前重建结果对亚洲季风的演变特征和机理存在很大争议,开展古气候模拟对理解全新世亚洲季风演变的时空特征和成因机制具有重要意义。为此,本文主要从气候模式模拟的角度回顾全新世亚洲季风百年-千年尺度变化的模拟研究工作,并将从外强迫和气候系统内部变率这两个角度对机制进行探讨。主要有以下进展:全新世瞬变模拟试验结果反映早全新世以来亚洲季风降水呈下降趋势,这主要受到地球轨道参数的影响,并通过改变海陆热力差异和半球间温度梯度来影响亚洲季风降水。在百年尺度弱季风事件上,模拟的8.2 ka BP时期的亚洲季风弱事件主要是由冰川融水触发,引起大西洋经向翻转环流AMOC减弱并通过大气遥相关导致季风降水减少;而4.2 ka BP时期模式模拟的亚洲弱季风事件主要是受内部变率所主导而并非外强迫因子影响。亚洲季风百年尺度变化的模拟研究主要集中在过去2 000年时段,中世纪气候异常期季风明显增强,而在小冰期逐渐减弱,太阳辐射和火山活动是影响其变化的主导因子,它们通过影响海陆热力差异、印—太海温变化来影响季风变化。     

基于影像纹理特征和外部风向的星载 SAR 海面风场反演研究

在合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)海面风场反演中,基于风条纹影像纹理特征的海面风向反演方法精度高,但是依赖于图像风条纹的存在,而外部风向信息与SAR资料时空分辨率不易匹配、精度较低,从而影响大面积、高分辨率海面风场反演的精度。针对此问题,提出一种将SAR图像风条纹线性纹理特征与外部风向信息相结合的星载SAR海面风向获取方法,在SAR影像线性纹理特征明显的区域采用二维连续小波变换得到高精度的海面风向,其余区域采用与之时空相匹配的数值预报模式风向填充;并利用地球物理模型函数进一步得到海面风速,进而实现高精度、大范围海面风场的反演。为验证本文方法的有效性,利用ENVISAT/ASAR数据进行风场反演试验,并将反演结果与浮标实测数据进行比对。结果表明:在线性纹理特征明显的区域,小波方法的反演精度优于快速傅里叶变换(FFT)法和数值预报模式风向;外部风向精度略低,但与SAR观测资料时空匹配性较好,弥补了风条纹风向的不足。二者的结合为星载SAR海面风场反演的业务化应用提供了支持。     

利用先验重力场模型对GOCE卫星重力梯度观测值进行校准分析

GOCE卫星任务搭载了高灵敏度的重力梯度仪,其观测值用于恢复高精度高分辨率的地球重力场。本文利用EIGEN-5C、EGM2008、GOTIM3、GGM03S高精度全球重力场模型,确定了GOCE引力梯度张量的对角分量观测值(Vxx、Vyy、Vzz)的校准参数,分析了比例因子的稳定性,并讨论了相同模型不同阶次、同阶次不同模型以及是否估计漂移参数对比例因子、偏差参数及校准观测值的影响。研究表明比例因子的稳定性在10-4的量级,利用250阶的EIGEN-5C模型和EGM2008模型校准得到观测值的差异小于10-4 E,远远小于观测误差,以1d为周期估计校准参数时,是否估计漂移对校准结果的影响达到0.4E。同时,校准前后观测值差异的频谱说明校准过程主要影响Vxx、Vyy、Vzz观测值的低频部分,即来自先验重力场模型的中低(150)阶次,考虑到GOCE引力梯度的观测频带,校准后的观测值可用于恢复中高频的重力场信号。     

Groundwater-recharge estimation using a surface electrical resistivity method in the Himalayan foothill region, India

A new method for the estimation of groundwater recharge is presented using a surface resistivity method and isotope technique. A linear relationship was obtained between the resistivity of the unsaturated top layer and the recharge estimated using a tritium tagging technique for the piedmont zone in the Himalayan foothill region, India. The relation can be used for the estimation of recharge using surface electrical resistivity measurements for the same geological formation. The data used for the study are 32 vertical electrical resistivity sounding measurements at a station interval of 2 km, tritium tagging studies at six selected sites and pre- and post-monsoon water-level monitoring in the piedmont zone of the Himalayan foothill region (India). The results of this study were mapped using GIS techniques. In the study area, a well-defined empirical relationship between unsaturated zone resistivity and recharge per cent was obtained. The method suggests a new application of surface electrical resistivity data in determining recharge per cent due to infiltration. The technique of estimating groundwater recharge using surface electrical resistivity measurement is efficient, economic, less time consuming and easy to use compared with other methods used for this purpose.

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Resumen Se presenta un método nuevo para estimar recarga de agua subterránea utilizando un método superficial de resistividad y una técnica de isótopos. Se ha obtenido una relación linear entre la resistividad de la capa superior no saturada y la recarga estimada utilizando la técnica de tritio marcado etiquetado para la zona de piedemontes en la región de colinas al pie del Himalaya, India. La relación puede utilizarse para estimar recarga usando mediciones superficiales de resistividad eléctrica para la misma formación geológica. Los datos utilizados en el estudio consisten de treinta y dos mediciones de sondeos eléctricos verticales de resistividad en un intervalo de estaciones de dos km, estudios de tritio marcado en seis sitios seleccionados y monitoreo de niveles de agua, pre-monzón y post-monzón, en la zona piedemontes de la región de colinas al pie del Himalaya (India). Se mapearon los resultados de este estudio utilizando técnicas SIG. Se obtuvo para el área una relación empírica bien definida entre la resistividad de la zona no saturada y el porcentaje de recarga. El método sugiere una aplicación nueva de los datos superficiales de resistividad eléctrica en la determinación del porcentaje de recarga ocasionado por infiltración. La técnica de estimar recarga de agua subterránea utilizando mediciones superficiales de resistividad eléctrica es eficiente, económica, demanda poco tiempo, y fácil de utilizar en comparación con otros métodos que se utilizan para este propósito.

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Resumé Une nouvelle méthode permettant destimer la recharge des eaux souterraines a été présentée, utilisant une méthode de résistivité de surface et des méthodes isotopiques. Une relation linéaire a été obtenue entre la résistivité de la zone non saturée et la recharge estimée grâce au Tritium dans la zone du Piedmont au pied de lHimalaya, Inde. La relation peut être utilisée pour lestimation de la recharge en utilisant la méthode de résistivité de surface dans la même formation géologique. Les données utilisées pour létude sont vingt-deux sondages électriques réalisés tous les deux kilomètres, létude de la signature du tritium en six endroits sélectionnés, et la comparaison des niveaux piézométriques pré et post moussons. Les résultats de cette étude ont été cartographiés en utilisant les techniques SIG. Dans la zone détude une relation très bien définie entre la recharge (%) et la résistivité de la zone non saturée a été obtenue. La méthode suggère une nouvelle application de la résistivité de surface, pour déterminer le pourcentage de la recharge due à linfiltration. Cette technique est efficace, économique, rapide et facile à mettre en oeuvre, en comparaison dautres techniques utilisées pour atteindre le même objectif.

     

低漂移外腔半导体激光器驱动电路的设计

针对自制的852nm外腔半导体激光器,设计了一套低漂移的外腔半导体激光器驱动电路。通过恒温控制模块控制激光二极管的温度,高稳恒流源驱动激光二极管,外腔温控电路用于外腔的温度控制,高压恒压源控制外腔中压电陶瓷的长度。阐述了各部分电路的工作原理,并为降低激光器的频率漂移对电路做了优化。测试结果显示,1h内激光器频率漂移降为15MHz。     

单一贴壁四面体框架绕流场三维数值模拟

四面体透水框架群作为一种新型的防冲促淤措施已经在各种河流工程中得到推广应用,由于其特殊的几何形状,仅依靠常见的量测手段确定其绕流场结构存在较大困难,使得对该类方法防护机理的理解受到限制。在CFD通用程序Fluent平台上建立三维水动力数值模型,对单一贴壁四面体透水框架的清水流场进行模拟,并与超声测速仪(ADV)实测结果进行对比验证。研究表明该数值模型有效地补充了三维复杂流场的物理实验结果,有助于理解四面体框架的防护机理。改变水力参数,计算得到阻力系数C_D相对于雷诺数Re的变化曲线,当Re>105时,单一贴壁四面体框架的阻力系数C_D为一常数值,大小为1.557。