变分同化框架通过背景误差协方差构建动力平衡约束的研究进展

通过背景误差协方差构建动力平衡约束是变分同化框架设计的重要环节。它不仅帮助实现变量间的协同分析,提高观测使用效率,还能改善变分极小化问题的性状。本文在系统梳理通过背景误差协方差引入动力平衡约束的方式、流程的基础上,对求解目前全球和有限区域变分同化系统普遍采用的准地转平衡和静力平衡约束的共性问题和存在的不足作了归纳总结。分析了求解准地转平衡约束的三类方案:动力平衡方程方案、统计方案和动力-统计相结合方案的优缺点。对照比较了不同垂直离散方案下求解静力平衡约束时遇到的欠定问题的表现以及解决途径。最后,展望了基于背景误差协方差构建动力平衡约束在赤道等特殊地区、高分辨率同化系统、以及集合-变分混合同化系统发展中面临的挑战和机遇。     

2014年赤峰市区两次重污染天气过程对比分析

文章利用中国环境保护部的空气质量小时监测资料,及相关的气象观测资料就2015年2月份接连出现在赤峰市区两次重污染过程进行深入的对比分析。结果表明:每次污染过程的发生都与天气背景密切相关,第一次重污染天气是由于较强的海平面高压导致大气垂直层结稳定,加上地形的影响,不利于本地污染物的扩散,使得空气污染物浓度增大,污染物主要是以烟以及雾霾为主;第二次重污染天气是因为高空强冷空气加上地面高压前部较大的气压梯度形成强偏北风,引导北部的沙尘南下形成了重污染天气,污染物主要以沙尘为主。     

多普勒雷达观测在北京7.21暴雨数值模拟中的三维变分同化研究

基于背景误差的特征长度理论,研究调整背景误差水平分辨率对多普勒雷达资料三维变分同化的影响。首先利用NMC方法针对暴雨落区统计不同水平分辨率的背景误差协方差,分析两种不同分辨率的背景误差的结构特征,研究水平分辨率对背景误差特征长度的影响。将其应用于雷达资料同化中,研究背景误差水平分辨率变化对雷达资料同化的影响。结果表明:背景误差水平分辨率由27 km提高到3 km时,在大气低层体现出更细致的动力场信息,其动力场水平特征长度按水平分辨率的二次根递减,而温度场与水汽场水平特征长度变化不明显。在将不同分辨率的背景误差用于三维变分同化时,更高分辨率的背景误差可以在分析场增量中体现更细致的中小尺度信息,能够明显改善雷达径向速度资料同化效果,并在随后的暴雨数值模拟中雨量及其分布形态更接近实况。     

时变参数灰色模型背景值重构及实现

针对时变参数灰色模型PGM(1,1)的背景值重构收敛速度及稳定性问题,该文运用积分的方法综合序列在Δt内不同变化趋势,导出背景值模型的准确表达式。实现了反映序列对新老信息偏爱程度的最优权值介于(0,1)内,且非不能越过某一阈值;给出了背景值重构模型最优解准确求取的具体算法步骤。基于MATLAB语言的实验结果表明:改进模型预测精度高,易于实现;所研究的带权灰色模型GM(1,n)背景值模型的重构及计算方法验证了PGM(1,1)模型重构及计算实现方法的有效性和实用性。     

东昆仑西部野马泉地区三叠纪花岗岩成因与构造背景

位于青海省东昆仑西部的野马泉地区三叠纪花岗岩分布广泛,本文通过花岗岩岩石学、地球化学、年代学研究,将晚古生代—早中生代造山旋回同碰撞阶段时限厘定为235~224 Ma,后碰撞时限厘定为224~204 Ma。研究表明,同碰撞阶段代表性侵入岩岩石组合为石英二长闪长岩-花岗闪长岩,具有钙碱性-高钾钙碱性系列准铝质-弱过铝质I型花岗岩的特征,岩石形成于下地壳或中下地壳,与幔源物质底侵作用和俯冲大洋物质"滞后"局部熔融有关,花岗闪长岩具有adakitic岩亲和性的特点。后碰撞阶段代表性侵入岩岩石组合为似斑状二长花岗岩-二长花岗岩-花岗斑岩,具有高钾钙碱性-钾玄岩系列准铝质-强过铝质S型花岗岩的特征,岩石形成于上地壳,含闪长质包体二长花岗岩源区具有EMⅡ富集地幔的印记,有别于不含包体的二长花岗岩。三叠纪花岗岩的形成可能经历了地幔底侵-洋壳"滞后"熔融和地壳熔融的深部过程。     

贵州若干基础地质问题的思考及建议

由于近年来基础地质与矿产地质研究存在一定程度的脱节,新资料的发现、研究程度的不足,尤其是成矿地质背景研究的缺失,导致贵州基础地质研究尚存在一些问题和缺憾。结合生产科研实践,初步梳理了部分需要进一步加强和深化研究的基础地质问题,对贵州省梵净山、从江地区普通花岗岩砾石和花岗岩化底砾岩转石的发现及地质意义,贵州前陆背景下的浅层滑脱构造、黔中隆起及不同构造旋回期控岩控相古断裂等构造问题,黔东清虚洞期台地边缘藻礁与铅锌矿成矿、石英脉型和蚀变岩型金矿时空耦合、板内超基性岩体与金刚石成矿,黔中西部陡山沱—灯影期盆地迁移和磷矿成矿,西南低温成矿域和罗甸软玉成矿大地构造背景等一系列基础地质问题进行了介绍,提出了初步认识、研究思路及技术路线。     

华南大规模低温成矿的主要科学问题

大面积低温成矿是全球独特的重要成矿事件。华南地区扬子地块西南部面积约50万平方千米的广大范围,低温矿床广泛发育,包括卡林型金矿床、MVT型Pb-Zn矿床和脉型锑、汞、砷等矿床,构成华南低温成矿域。该成矿域由川滇黔接壤区的Pb-Zn、右江盆地Au-Sb-As-Hg和湘中盆地Sb-Au等三个矿集区组成。其中的矿床主要赋存于沉积岩中,受断裂构造控制,形成于100~250℃的低温条件下。以往的研究取得了重要进展,但成矿时代、成矿动力学背景、成矿物质基础和成矿过程等关键科学问题一直悬而未决。近年的研究表明,这些矿床可能形成于200~230Ma(印支期)和130~160Ma(燕山期)两个时期,除川滇黔Pb-Zn矿集区由盆地卤水演化成矿外,其余两个矿集区的形成可能均受印支期和燕山期的深部岩浆活动驱动,尽管成矿流体中的水主要是大气成因地下水。本专题报道了近年来这些方面的最新研究进展,包括20篇文章,主要涉及这些低温矿床的地质地球化学特征、成矿时代、矿床成因和成矿动力学背景等。     

新疆塔县达布达尔地区二叠系神仙湾组杂砂岩沉积构造背景分析

新疆塔县达布达尔地区二叠系神仙湾组位于塔阿西构造混杂岩带南侧,总体为一套深海复理石建造,主要以杂砂岩为主。源区岩石没有经过充分的搬运、分选,成熟度比较低。杂砂岩的稀土元素特征表现为轻稀土元素富集和Eu亏损明显的特征,与典型的后太古宙页岩和上地壳非常相似。微量元素含量也接近于大陆上地壳值,说明杂砂岩中的物源来自上地壳。沉积环境分析表明,杂砂岩母岩原岩为大量长英质火成物质和少量沉积物,其形成于深海厌氧环境。大地构造背景分析表明,杂砂岩物源区的构造背景以大陆岛弧为主,兼具活动大陆边缘的性质。结合区域地质构造背景,认为下-中二叠统神仙湾组为裂陷盆地沉积。     

新疆萨尔朔克铜金多金属矿床成矿围岩锆石年龄、Hf同位素及其成矿背景

新疆萨尔朔克金铜多金属矿床产于中泥盆统阿舍勒组上亚组的中酸性火山岩-次火山岩中,地表以金(铜)矿化为主,矿体形态及空间分布严格受NNW向断裂破碎带控制,矿体呈脉状、透镜状。金(铜)矿石以蚀变岩型为主,其次为石英脉型,赋矿围岩为黄铁绢英岩化流纹斑岩。金主要赋存在微细粒黄铁矿等硫化物和脉石英中,黄铜矿常呈不规则细脉状出现。在地表100m以下,出现铅锌矿化,且向深部铅锌品位较高,一般3%~5%,最高达12%以上。流纹斑岩与金铜多金属矿关系密切。通过锆石U-Pb同位素测年和Hf同位素测试分析,获得流纹斑岩的成岩年龄为386.2±1.5Ma,εHf(t)在7~13之间,主要集中在8.5~12.5之间。上述结果表明,流纹斑岩可能形成于早泥盆世晚期活动大陆边缘环境,是俯冲增生的产物。铅锌矿化是386Ma流纹斑岩期后岩浆作用的产物,而金铜矿化则是在含矿流纹斑岩的基础上,经其后火山热液叠加作用发生的。     

基于窗口移动中误差模型探测船载重力数据粗差

粗差探测是评价船载重力测量数据成果质量的重要内容。卫星测高反演重力场技术提供了海域全覆盖的重力场数值模型,其精度水平已满足探测船载重力测量数据粗差的精度要求。以卫星测高反演重力场模型为基础,提出了基于窗口移动中误差模型探测船载重力测量粗差的数据处理方法,其基本思路是:以卫星测高反演重力场数值模型作为背景场,计算船载重力测点处的测高重力值的差值,以差值作为输入量,等权构建中误差背景场,以开窗中误差背景场作为参考,按照平差思想探测船载重力测量数据的粗差。实验结果表明,依据本文方法能有效探测船载重力测量数据的粗差。