星载SAR对雨团催生海面风场的观测研究

雨团或对流雨是热带与亚热带地区的主要降雨形式,较易被高分辨率星载合成孔径雷达（SAR）探测到。SAR图像上的雨团足印是由大气中雨滴的散射与吸收、下沉气流等共同导致形成的。本文以RADARSAT-2卫星100 m分辨率的SAR图像上雨团引起的海面风场及其结构反演与解译作为实例进行分析。使用CMOD4地球物理模式函数,分别以NCEP再分析数据、欧洲MetOp-A卫星先进散射计（ASCAT）和中国HY-2卫星微波散射计的风向为外部风向,进行了SAR图像的海面风场反演。反演的海面风速相对于NCEP、ASCAT和HY-2的均方根误差（RMSE）分别为1.48 m/s,1.64 m/s和2.14 m/s。SAR图像上一侧明亮另一侧昏暗的圆形信号图斑被解译为雨团携带的下沉气流对海面风场（海面粗糙度）的改变所致。平行于海面背景风场其通过雨团圆形足印中心的剖面上的风速变化可拟合为正弦或余弦曲线,其拟合线性相关系数均不低于0.80。背景风场的风速大小、雨团引起的风速大小以及雨团足印的直径可利用拟合曲线获得,雨团足印的直径大小一般为数千米或数十千米,本文的8例个例解译与分析均验证了该结论。     

四川盆地：周缘活动主控下形成的叠合盆地

四川盆地位于扬子板块西缘和青藏高原东缘,地震勘探资料等揭示盆地前寒武纪基底保存完整的古俯冲带和地堑-地垒结构,说明盆地基底后期构造活动非常稳定;显生宙以来经历晚震旦世-石炭纪、二叠纪-中三叠世两幕克拉通边缘强拉张-强挤压,而克拉通内弱拉张-弱挤压的构造演化过程,体现出盆地内部稳定性结构沉积演化特征。克拉通内弱拉张初期以海相碳酸盐岩大面积稳定沉积（即震旦系灯影组和二叠系栖霞-茅口组）和随后的风化壳岩溶作用（即桐湾期、东吴期等不整合面）为特征,弱拉张期以拉张槽（如：绵阳-长宁拉张槽和开江-梁平拉张槽等）的形成为典型特征;弱挤压则以古隆起（如：加里东期乐山-龙女寺古隆起、印支期泸州古隆起等）的发育为典型特征。四川盆地晚三叠世后的前陆盆地演化阶段受控于其周缘造山带逆冲推覆构造活动,是现今地貌和构造盆地的主要建造期,形成了四川盆地周缘突变（线型）和渐变（弥散型）两种盆山结构。盆地西边界（龙门山）和北边界（米仓山-大巴山）即是线型突变边界,也是扬子地块（板块）的边界,边界几何形状和扬子板块刚性特征对盆山系统结构-构造特征等有较大的控制作用;四川盆地的东边界（齐岳山-大娄山）和西南边界（大凉山）即是渐变弥散型边界,同时也是板（陆）块内部的边界,它们受控于邻区（盆外）的构造变形和盆内沉积盖层中滑脱层的分布特征。受控于盆地（克拉通）周缘活动,四川盆地垂向上前寒武纪基底与盖层、盖层内早期和晚期构造具解耦特征。基底与盖层构造的解耦有利于盆地内部前寒武纪基底结构构造的保存和盖层内大型隆-坳结构的形成演化;盖层内早期和晚期构造的解耦有利于早期构造免遭后期破环,对深层油气藏的保存意义重大。总之,四川盆地可能是具独特形成过程和特征的叠合盆地新类型,其突出特征表现为周缘活动、内部稳定及早期和晚期构造解耦。     

门克庆井田水文地质条件对矿井开采顺序的影响

门克庆矿井水文地质类型为"复杂型",矿井达产时,设计布置3-1煤1个工作面和2-2中煤1个工作面,2层煤之间平均距离为34 m,2煤层回采过程中主要的充水含水层均为直罗组底部七里镇砂岩含水层。该含水层水压力大,达到4 MPa,疏放水钻孔单孔涌水量最大达到180 m3/h,富水性相对较强,且距离2-2中煤距离多小于5 m,导致2-2中煤巷道掘进过程中出现顶板淋水严重,锚索锚固困难等现象,无法保障2-2中煤的安全生产。笔者提出先开采下层3-1煤,待七里镇砂岩含水层水量、水压被疏降至可以保障2-2中煤顺利掘进和生产时,再开采上层2-2中煤的"反层序"采煤方法。生产实践证明,该方案是可行的。      

南海北部天然气水合物富集特征及定量评价

为寻找有资源前景的高富集天然气水合物及水合物储层的精细刻画方法,利用南海6次钻探发现的高饱和度水合物层的测井、岩心和三维地震数据,分析水合物富集层测井与地震异常特征.发现:（1）不同饱和度的孔隙与裂隙充填型水合物层的测井和地震异常不同,裂隙充填型水合物层具有各向异性;（2）受高通量流体运移的影响,在粉砂沉积物的水合物稳定带底界附近能形成中等饱和度的水合物层,识别标志为稳定带内极性与海底一致的强振幅反射,而非BSR和振幅空白;（3）裂隙充填型中等饱和度水合物层在地震剖面上表现为地层上拱和弱-中等强度振幅反射.储层-疏导-气源的耦合控制着水合物的富集特征和分布,断层与流体运移控制着细粒粉砂质沉积物中水合物的富集与厚度.基于饱和度岩相的统计学反演,能识别3 m非水合物和低饱和度水合物层及空间分布.      

基于GPU加速技术的非结构流域雨洪数值模型

为高效高精度地模拟流域雨洪过程,应用动力波法求解二维圣维南方程,并耦合水文过程,建立了包含流域降雨产流、汇流、下渗以及洪水演进等过程的高性能流域雨洪数值模型。该模型的优势在于使用非结构网格,可较好地处理不规则边界,准确贴合复杂地形表面,使得模型能精确计算模拟流域雨洪过程,同时引入GPU技术加速计算,使得大尺度流域雨洪计算成为可能。最后,将模型应用于V型经典算例及2个实际流域雨洪算例,所得结果与实测吻合较好,计算所用时间较短,表明该模型可以快速且精确模拟流域雨洪过程。研究结果有助于实现对实际流域雨洪灾害进行合理高效的预测,为应急抢险工作提供有力支撑。     

强震区叠溪松坪沟景区地质灾害发育分布规律

以强震区叠溪松坪沟景区为研究范围区,通过多元信息手段调查,共发现地质灾害107处,其中崩塌82处,滑坡25处。地质灾害的发育分布的影响因素包括:原始坡度、高程、坡体结构、水系距离及断裂带距离等。灾害发育分布在坡度30°～50°数量多且规模大;高程2200～3400 m灾害发育数量多,尤其是高程2600～3000 m占总量的42.5%,规模则在高程为3400~3600 m较大;斜向坡体发育地质灾害数量及规模均较大,其次为顺向坡和反倾坡;水系对灾害一般最大影响距离为4.0 km,其中0～1.0 km范围内灾害发育,且规模较大;地质灾害沿地震断裂带呈次“串珠状”分布,0～2.0 km范围内最为显著发育,且符合一定的拟合规律。通过统计归纳分析,厘定了强震区叠溪松坪沟景区范围内地质灾害的发育的主要影响因素,系统的总结了其分布规律,为研究区内的基础建设以及防灾减灾提供了科学依据和参考。     

基于芝加哥法的桂林市短历时暴雨特征分析

利用桂林气象站1957-2014年逐分钟降雨资料,运用线性倾向估计、M-K突变检验方法分析了桂林市短历时暴雨变化特征,采用芝加哥法推算了重现期2a,历时30-180min的暴雨雨型。结果表明:(1)桂林市各短历时最大降雨量均呈增加趋势,30-90min最大降雨量增加趋势较为显著,120-180min最大降雨量增加趋势不明显;(2)各历时前10个降雨极值在1986-2014年间出现的个数大于1957-1985年间,降雨极端值均出现在1978年以后,各历时年最大降雨量变化均未有明显的突变;(3)桂林市短历时暴雨雨型为单峰型,30-90min雨峰位置降雨量随着历时的增加而增加,90-150min雨峰位置降雨量随着历时的增加先减少后增加,雨峰位置基本处于整场降雨过程的1/3分位;(4)30min和60min降雨过程的累积降雨量一开始出现激增变化,随后增速趋于平缓,历时90-180min降雨过程的累积降雨量经过平缓增加-激烈增加-平缓增加的过程。     

利用TRMM PR和IGRA探测分析的拉萨降水云内大气温湿廓线特征

利用热带测雨卫星测雨雷达(TRMM PR)降水回波反射率因子廓线(降水率廓线)与全球探空大气温湿廓线(IGRA)的多年融合资料,研究了青藏高原拉萨站夏季降水结构及相应的大气温湿结构特征。结果表明,该站降水回波反射率因子分布在17~45 dBz,大部分小于26 dBz;回波顶高度达17 km,呈现“瘦高”外形;相应的大气低层湿润,降水云内大气并非饱和,但温度露点差比全部状态时的值小。深厚降水系统的回波外形也呈现“瘦高”,按照降水率随高度的非线性变化,其垂直结构可分为三层,而浅薄降水系统的垂直结构呈现一层,即平均降水率斜率随高度呈对数线性变化,最大平均降水率(0.7 mm·h^-1)出现在地面。深厚降水与浅薄降水云体内400 hPa高度(7.5 km)上下的露点温度递减的速率不同。降水云体内的零度层高度大约6.3 km,但PR没有探测到零度层亮带。统计结果还表明拉萨探空站及附近的大气可降水量为20.89 mm·d^-1,降水转化率为27.0%,深厚降水系统的降水转化率是浅薄降水系统的2.9倍,深厚降水系统和浅薄降水系统的CAPE值分别为1941.7 J·kg^-1和1451.8 J·kg^-1。本研究结果为模式模拟青藏高原降水云内的温湿结构提供了观测依据。     

我国中东部平原地区临界气温条件下降水相态判别分析

基于2001—2013年地面观测和探空资料,对地面气温位于0～2℃(以下称临界气温)我国降雪的时空分布及其与降雨的垂直热力特征进行了研究,引入了决策树判别方法对上述条件下雪和雨进行了判别分析,结果表明:临界气温下降雪出现频率总体高于降雨、雨夹雪出现频率,且在我国华北南部至江南北部的中东部地区分布较多,年均可达7.69～15.38站次;临界气温下,降水相态为雨或雪对应的平均温度廓线最大差异位于650 hPa附近,且地面气温较低时,平均温度差异更明显,平均湿度廓线差异则主要位于低层,且在地面气温较高时,平均湿度差异更明显;临界气温下,降水相态为雨时,地面上空存在暖层样本占比,较降水相态为雪时更高,且降雨时暖层主要位于中层,降雪时暖层则主要位于低层,降雨时其暖层强度显著大于降雪时暖层强度;在临界气温下雨雪判别分析中,地面气温能显著提升判别准确率,湿球温度能在一定程度上提升判别准确率,基于云顶温度、中层融化参数、低层湿球温度构建的决策树判别模型,判别准确率达到91.86%,能较好地解决临界气温下雨和雪的判别问题。     

吸湿性播撒对暖性对流云减雨影响的数值模拟

利用以色列特拉维夫大学二维面对称分档云模式（two-dimensional slab-symmetric detailed spectral bin microphysical model of Tel Aviv University）,对2016年9月4日16:00（北京时）前后我国华东地区的一次暖性浅对流云降水过程进行模拟,模式模拟的强回波中心高度和最大回波强度范围与观测基本一致。并在此基础上进行了小于1 μm的吸湿性核的播撒减雨试验,分别考虑了不同播撒时间、不同播撒高度以及不同播撒剂量的敏感性测试。结果表明:在云的发展阶段早期播撒能起到更好的减雨效果,播撒时间越早对大粒子生长过程的抑制作用越强,随着播撒时间向后推移,受抑制作用最显著的粒径段向小粒径端偏移;在云中心过饱和度大的区域下方进行播撒,减雨效果更加明显,当播撒剂量为350 cm-3时,地面累积降水量减少率可达23.3%;另外,随着播撒剂量的增加,减雨效果更加显著,甚至能达到消雨的效果。因此,在暖性浅对流云中合理地播撒小于1 μm的吸湿性核能达到较好的减雨或消雨效果。