海坛海峡二维潮流场数值模拟

海坛海峡为南北狭长型海峡，海峡内潮波属于前进波．本文建立了平面二维浅水波数学方程，利用欧拉-拉格朗日差分方法得到数值解，模型采用随时间变化的动边界技术，成功地模拟了海坛海峡的前进波特征，并根据实测数据进行了验证．同时计算了同潮时线和等振幅线，不同时刻的潮流场和潮流平均流速分布．计算结果表明，北部湾口M2分潮高潮时间比南部湾口早约5～6min，等振幅线范围约为2．12～2．15m．海峡内流速分布呈南北强、中间弱的特点，最大流速1m／s左右．     

岛屿海岸线自动化提取及其时空变迁研究——以大连市獐子岛为例

海岸带是受人类活动和全球海平面上升影响的敏感地带,海岸线的提取和监测是海岸带生态系统研究和社会管理的重要内容。本文在遥感和地理信息系统的支持下,以修正的归一化水体指数(Modified Normalized Difference Water Index,MNDWI)为基础,结合遥感影像处理和直方图均衡化等技术,实现了大连市獐子岛1985—2016年海岸线的自动化提取。结果表明:(1)通过与三位专家目视解译的成果比对,本文提取海岸线的精度能满足后续研究的要求(相对误差分别为0.045%,0.032%和0.023%);(2)近30年来,獐子岛海岸线总体呈现蚀退趋势,岸线长度与岛屿面积分别呈现变短和变小的趋势,獐子岛(主岛)和大耗岛的岸线蚀退速率最大,褡裢岛次之,小耗岛最小;在人类活动较为密集的区域,海岸线呈现出较为强烈的增长趋势,海水养殖和圈海建坝是岸线增长的主要驱动力;(3)獐子岛海岸线具有显著的分形性质,分形维数随时间呈现增大的趋势,獐子岛(主岛)的分形维数最大,褡裢岛的分形维数最小。     

滨海社区空间演变分形研究——以厦门市高浦社区为例

滨海城市社区的空间形态及其海岸线表现出一定程度的复杂性,发展量化描述方法对于其可发展研究有重要的理论与应用价值。本研究基于分形理论,以滨海城市厦门的高浦社区为研究对象,利用计盒法对该滨海社区空间形态和边界进行复杂性分析和分形维计算,研究社区空间形态复杂性演变规律。结果表明:作为典型海湾渔村的高浦社区空间形态具有分数维,呈现分形结构特性。自1989年至今,该社区空间形态的分形维数呈现增长态势;社区边界的分形维数呈现下降态势。社区空间形态的分形维数与社区建筑占地面积、建筑总面积、建筑密度、容积率都表现出相关性。这表明滨海社区在快速城市化进程中,社区规模急剧扩张可能会导致空间形态和边界复杂性的显著变化。     

断裂和裂缝的分形特征

在详细剖析断裂和裂缝组成和结构相似性的基础上, 计算了贝尔断陷T₅和T₂两层构造图上断裂信息维和10口井布达特群岩心裂缝信息维, 分析了影响断裂和裂缝信息维的因素, 达到了从断裂信息维去预测裂缝分布的目的.影响断裂和裂缝信息维的因素包括密度、延伸长度、断层性质以及岩性, 但从根本上讲断层性质及岩性对信息维影响体现在断裂的密度上, 因此信息维应该是断裂发育程度的度量, 利用断裂信息维与裂缝信息维关系、裂缝信息维与裂缝密度关系预测裂缝的分布, 有利的裂缝发育带有3个区域, 与现今见油气井分布吻合.      

前陆盆地挠曲沉降正演模型的设计与实现——以库车古近纪陆内前陆坳陷沉降分析为例

本文以二维薄板弹性挠曲模型为基础,对模型进行简化和参数优化选取,并在VC++6.0环境下采用Windows视窗设计,实现了前陆盆地挠曲沉降的正演模拟系统.应用这一系统模拟分析了库车古近纪-新近纪前陆盆地的挠曲沉降过程.模拟结果表明,库车古近纪-新近纪前陆盆地的沉降曲线总体呈上凸型,具有典型前陆盆地沉降的特点,根据沉降速率变化可以把整个沉降过程分为四个部分,分别对应盆地的四个构造层序发育阶段,每一阶段呈不同的沉降特征,相邻两阶段之间存在一盆地回弹隆升、逆冲构造活动终止期,盆地遭受广泛剥蚀形成两个构造层序之间的不整合界面.正演模拟通过将沉降过程时间离散,精细设定不同时间段的构造负载,能够精细恢复前陆盆地的沉降过程和演化.     

Impact of 4DVAR assimilation of rainfall data on the simulation of mesoscale precipitation systems in a mei-yu heavy rainfall event

The multi-scale weather systems associated with a mei-yu front and the corresponding heavy precipitation during a particular heavy rainfall event that occurred on 4 5 July 2003 in east China were successfully simulated through rainfall assimilation using the PSU/NCAR non-hydrostatic, mesoscale, numerical model （MM5） and its four-dimensional, variational, data assimilation （4DVAR） system. For this case, the improvement of the process via the 4DVAR rainfall assimilation into the simulation of mesoscale precipitation systems is investigated. With the rainfall assimilation, the convection is triggered at the right location and time, and the evolution and spatial distribution of the mesoscale convective systems （MCSs） are also more correctly simulated. Through the interactions between MCSs and the weather systems at different scales, including the low-level jet and mei-yu front, the simulation of the entire mei-yu weather system is significantly improved, both during the data assimilation window and the subsequent 12-h period. The results suggest that the rainfall assimilation first provides positive impact at the convective scale and the influences are then propagated upscale to the meso- and sub-synoptic scales.
Through a set of sensitive experiments designed to evaluate the impact of different initial variables on the simulation of mei-yu heavy rainfall, it was found that the moisture field and meridional wind had the strongest effect during the convection initialization stage, however, after the convection was fully triggered, all of the variables at the initial condition seemed to have comparable importance.     

Influence of the Atlantic Multidecadal Oscillation on the winter climate of East China

The Atlantic Multidecadal Oscillation （AMO）, the multidecadal variation of North Atlantic sea surface temperature （SST）, exhibits an oscillation with a period of 65-80 years and an amplitude of 0.4℃. Observational composite analyses reveal that the warm phase AMO is linked to warmer winters in East China, with enhanced precipitation in the north of this region and reduced precipitation in the south, on multidecadal time scales. The pattern is reversed during the cold phase AMO. Whether the AMO acts as a forcing of the multidecadal winter climate of East China is explored by investigating the atmospheric response to warm AMO SST anomalies in a large ensemble of atmospheric general circulation model （AGCM） experiments. The results from three AGCMs are consistent and suggest that the AMO warmth favors warmer winters in East China. This influence is realized through inducing negative surface air pressure anomalies in the hemispheric-wide domain extending from the midlatitude North Atlantic to midlatitude Eurasia. These negative surface anomalies favor the weakening of the Mongolian Cold High, and thus induce a weaker East Asian Winter Monsoon.     

反应HO2+O→OH+O2对OH夜气辉辐射的贡献

本文探讨了OH Meinel夜气辉辐射的光化学模式,给出OH(ν≤9)分子数密度分布的计算通式,重点研究了化学反应HO2 O→OH(ν≤6) O2对ν≤6各振动能级上OH分子数密度分布以及(ν′—ν″)(ν′≤6)振动带气辉辐射的影响.结果表明,该反应对数密度的贡献随振动能级的减小而增大,对(ν′—ν″)振动带辐射的贡献随着较高振动能级ν′的减小而增大,以春分时为例,它可使第1振动能级上的OH分子最大数密度和(1—0)带的最大辐射率增加约33%,第6振动能级上的最大数密度和(6—ν″)带的最大辐射率增加约7%,(1—0)带的辐射强度增加约30%,(6—ν″)带的强度增加约11%.该反应使各振动能级上分子数密度的高度分布剖面以及各振动带体辐射率的高度分布剖面变宽,最大数密度、最大发射率所处的高度下降1km左右.此外,该反应的影响程度随着原子氧密度的降低而增大,随着温度的升高而增大,并且在夏至时最大,在冬至时最小.     

自相似型各向异性自组织介质中地震波场动力学响应

地下岩石结构/构造和矿物组成在小尺度上存在的不均匀性和各向异性会导致地震波速度的分形分布,进而衍生出自组织介质模型. 本文针对地球内部岩浆垂向侵入及横向溢流为特征的岩浆作用,开展自相似型各向异性自组织介质的地震波动力学响应研究. 基于二维自组织介质模型和声波方程,本文利用有限差分法模拟了不同强度岩浆侵入和溢流作用形成的自组织介质中地震波场,并进行了波场特征分析. 研究结果表明：（1）在横向溢流作用为主的自组织介质中,横向相关长度小于地震波波长的条件下,聚焦效应随着横向相关长度的增大而增强,地震波能量随之增强;反之,在横向相关长度大于地震波波长的条件下,散射效应随横向相关长度的增大而增强,地震波能量随之减弱. （2）在垂向侵入作用为主的自组织介质中,随着垂向相关长度增大,散射效应增强,地震波的能量也随之迅速减弱. （3）岩浆作用的自组织强度增强,地震波的能量增大,而中心频率无变化. （4）自组织介质具有相同的小尺度扰动,其速度梯度背景越小,地震波能量在炮点附近越集中. （5）当多层自组织介质共存,特征层位的波场特征仍以各自的自组织特性为主,因此利用实际资料中不同层位的地震反射特征可推测地下介质的自组织性质.     

板内与板间地震活动时空分布的多重分形特征研究

利用多重分形分析方法,考察了中国大陆和台湾地区以及新西兰的地震活动广义应变释放时间和空间分布的多重分形特征. 结果表明,地震活动时空分布的多重分形特征与不同地球动力学环境关系密切. 强震活动时间分布在板间地区具有比板内地区更明显的丛集性, 对中小地震这种丛集性差异较小;强震活动空间分布在板内地区具有比板间地区更强的丛集性,但对中小地震则相反.