古尔班通古特沙漠大气边界层参数化方案的模拟评估[1]

为准确描述我国最大的固定/半固定沙漠-古尔班通古特沙漠区域的大气边界层结构,本文利用该沙漠腹地2017年的梯度铁塔和通量观测数据,基于中尺度气象模式WRF (Weather Research and Forecast v3.7.1),分析了5种边界层参数化方案在古尔班通古特沙漠的适用性。结果表明：1）采用WRF模拟沙漠腹地近地层内的边界层特征时,2m气温的模拟存在冷偏差,5种边界层参数化方案均能较好地模拟出四个季节2m气温的日变化特征,其中非局地方案ACM2(Asymmetric Convective Model version 2)对2m气温效果最好,局地方案BL方案的模拟偏差最大;2）5种边界层参数化方案均能够模拟出10m风速的日变化特征,其中局地方案BL(Bougeault-Lacarrere)对10m风速效果最佳;3）采用WRF模拟沙漠近地层内的地表通量特征时,感热通量存在高估现象,潜热通量存在低估现象,5种边界层参数化方案均能较好地模拟出四个季节模拟时间段内地表净辐射通量的日变化特征,其中局地方案MYJ(Mellor-Yamada-Janjie)的模拟精度最高。     

添加正则化项的黏声逆时偏移成像方法研究

在实际地球介质中传播的地震波会产生衰减和频散现象,因此其更接近于黏弹性介质,在地震处理中补偿这些黏性影响是十分必要的。基于波动方程的叠前深度偏移中进行吸收衰减补偿更准确,也更有物理意义,直接求解双程波动方程的逆时偏移(RTM)能够成像大倾角复杂构造,具有诸多优势。然而当考虑吸收衰减补偿时通常会产生不稳定现象,大部分研究都是在逆时偏移的波场延拓中进行波数域的低通滤波来解决这个问题。本文采用广义标准线性固体的黏声波动方程进行吸收衰减补偿的Q--RTM方法,通过添加正则化项的方式来稳定延拓过程。添加正则化项本质上是低通滤波,滤波窗口是指数形式,在时空域有明确的形式,可以阻止发生高频不稳定。与直接滤波相比,正则化参数可以是空变的,因此比较适合剧烈变化的区域,我们还发现震源归一化互相关成像条件更适合Q--RTM方法。     

基于TIE方程的空间域相位恢复迭代算法

利用同步辐射X射线同轴显微层析（CT）方法对页岩进行扫描成像是一种无损的,对研究页岩孔裂隙大小、形态、三维结构及连通性等微观结构特征有重要意义的方法.同步辐射的引入将在物理上为提高页岩成像的分辨率提供了可能,在相位-吸收二重性假设下利用光强传递TIE（transport-of-intensity）方程可以较好地抑制由于相位信息带来的“边缘增强”效应,但该问题本质上是不适定的反演问题.本文根据实际问题构造模型,提出了一种与传统基于频域方法不同的,基于空间域的相位恢复迭代算法,并采用迭代Tikhonov正则化在数值上解决了噪声干扰下的不稳定性问题.研究结果表明,新方法的残差仅为频域方法的1%左右,该方法可用于未来实际数据的处理.

     

正则化滤波在反演地表光谱反照率中的应用

利用有限的卫星观测数据,通过反演地物二向性反射分布函数(BRDF)模型提取复杂地表的真实信息,是一个不适定的地球科学反演问题。为了克服离散不适定性带来的困难,在分析引起模型解不稳定的原因和数据误差传递机制的基础上,使用构建滤波函数的方法实现BRDF模型的正则化约束反演。实验结果表明,正则化滤波算法与MODIS AMBRALS算法精度相当,完全适用于具有充足观测和稀疏观测情况下的地物参数反演。     

近40年甘南草原生命地带偏移趋势及干湿变化

利用Holdridge生命地带系统对1971—2010年甘南草原的Holdridge生命地带偏移趋势及干湿变化进行分析,发现甘南草原目前仍属于青藏高原高寒植被地区的亚高山高寒草甸生命地带,但由于甘南草原生物温度明显升高,甘南草原南部和北部降水量呈现不同的变化趋势,位于青藏高原边坡地带的甘南草原的Holdridge生命地带距平均中心的偏移趋势逐年增大,甘南草原生态系统的稳定性在减弱;甘南草原潜在蒸散率以0.02/10 a~0.03/10 a趋势上升,其中以玛曲上升最明显,达0.03/10 a;20世纪90年代后,甘南草原呈明显的暖干化趋势,其中以位于南部的碌曲、玛曲变化最为明显,碌曲已由极湿润区转变为湿润区;玛曲有从极湿润区向湿润区过渡的趋势。影响甘南草原潜在蒸散率上升的主要气候因子是温度,其次为降水和空气湿度,温度上升是甘南草原暖干化的主要原因。     

乌鲁木齐逐月气温资料均一化检验和订正

选用1951-2008年乌鲁木齐市气象站逐月最高、最低及平均气温资料,用标准正态检验（SNHT）方法对逐月气温资料序列进行均一化检验,并选用差值法对因迁站引起的断点资料进行订正,检验结果显示,月气温序列断点所在的年份与年序列中检验出的断点基本相对应,即气温资料均在迁站距离较远的1975年产生了断点;各月的检验结果存在一定的差异,5-9月气温较高的月份资料受迁站的影响较大,而且产生了断点,并通过了0.05的显著性水平。用不同的权重比例对月序列进行订正,并选择累积距平方法对5-9月气温序列订正前后的变化趋势作了比较分析,发现订正前后趋势确有较显著的变化。     

基于孢粉组合定量重建古植物多样性的方法与进展

过去植物多样性变化历史及其与气候、人类活动的关系,可以作为现今植物多样性格局及其趋势预测的相似型,并为植被多样性恢复策略的制定提供历史参考。目前,国内外古生态学者在孢粉多样性现代过程与基于化石孢粉组合的植物多样性长期变化等方面开展了大量研究。针对孢粉多样性分析所面对的来自孢粉鉴定精度、传播方式、源区范围与植被代表性、不同传播方式与沉积过程等诸多限制因素的影响,文章综述了古植物多样性定量重建常用的孢粉多样性指标和方法,如孢粉种类数与孢粉丰富度、均匀度、Simpson多样性指数和Shannon-Wiener多样性指数等;并结合现代过程与重建案例分析了不同方法存在的问题与校正方案。指出今后的研究需要注意提高孢粉鉴定精度与形态分类标准的一致性;进一步构建能够融入现代宏观生态学研究的孢粉β多样性与功能多样性等方法;同时加强不同尺度的孢粉多样性现代过程研究,校正孢粉多样性与植物多样性的定量关系,合理剔除不同传播方式与沉积过程等的影响,从而提高古植物多样性定量重建的准确性。

     

中国泥化夹层的研究进展

泥化夹层是一种典型的软弱结构面,经常引发许多工程地质问题,如斜坡和坝基失稳,地下洞室围岩变形等。开展泥化夹层的工程地质特征及其演化过程研究,探讨泥化夹层对岩质边坡稳定性的影响,一直是本课题的研究重点。根据近年来国内围绕泥化夹层所取得的研究成果,重点对泥化夹层的形成机理、分类和分布规律、力学特性、工程地质特征和抗滑稳定性研究进展进行了概述和总结,得出以下主要认识：泥化夹层的形成模式有3种,层间错动作用是最普遍的形成模式;泥化夹层的空间分布研究主要集中在定性描述和规律总结方面;泥化夹层是黏弹塑性体系,主要研究了其剪切蠕变特性。在此基础上,最后笔者对该领域今后的研究重点和方向提出了建议,包括：软弱夹层的泥化演化过程研究;泥化夹层的三维空间分布和可视化研究;泥化夹层的剪切蠕变理论模型,泥化夹层的细观损伤破坏动态演变规律、应力松弛特性和动力特性,泥化夹层与围岩间的接触面及组合岩体的力学特性;扩展和深入泥化夹层对边坡稳定性的影响研究。     

基于谱反演方法的叠后纵波阻抗反演

提出一种基于谱反演方法的叠后地震数据纵波阻抗反演算法,用于提高地震反演精度。谱反演在地震高分辨率和反射系数反演中应用广泛,其基于反射系数的奇偶分解,能降低薄层之间的调谐效应,使反演数据体的分辨率得以提高,而由反射系数计算纵波阻抗的过程不适定,分步进行纵波阻抗反演会引入较大的累积误差。本研究提出基于谱反演方法的叠后纵波阻抗反演算法,引入TV正则化约束目标方程,通过迭代求解,可直接得到相对阻抗,然后同预先建立的低频模型进行频率域融合得到绝对阻抗。模型和实际数据说明,相比基于稀疏脉冲反褶积的阻抗反演,本文提出的方法反演分辨率较高,更有利于后续储层预测等研究的开展。