Wave height statistical characteristic analysis

When exploring the temporal and spatial change law of ocean environment, the most common method used is using smaller-scale observed data to derive the change law for a larger-scale system. For instance, using 30-year observation data to derive 100-year return period design wave height. Therefore, the study of inherent self-similarity in ocean hydrological elements becomes increasingly important to the study of multi-year return period design wave height derivation. In this paper, we introduced multifractal to analyze the statistical characteristics of wave height series data observed from oceanic hydrological station. An improvement is made to address the existing problems of the multifractal detrended fluctuation analysis (MF-DFA) method, where trend function showed a discontinuity between intervals. The improved MFDFA method is based on signal mode decomposition, replacing piecewise polynomial fitting used in the original method. We applied the proposed method to the wave height data collected at Chaolian Island, Shandong, China, from 1963 to 1989 and was able to conclude the wave height sequence presented weak multi-fractality. This result provided strong support to the past research on the derivation of multi-year return period design wave height with observed data. Moreover, the new method proposed in this paper also provides a new perspective to explore the intrinsic characteristic of data.     

岷县-漳县Ms6.6地震前重力分形指数异常分析

以2013-07-22甘肃岷县与漳县交界的MS6.6地震为研究对象,采用去趋势波动分析方法处理兰州、高台2个台2011~2015年重力观测资料,试图提取这次地震前的相关重力异常信息。结果表明,以9.4倍的该台分形指数标准差为异常阈值,岷县-漳县地震前这2个台的重力分形指数均出现相似的异常升高过程,表明震前重力变化具有定向持续特征,显示出长程相关性,是孕震过程中物质运移、密度连续变化的反映,应该是与这次地震有关联的重要信息。结合其他学者的研究结果初步推测,这个异常变化可能与中下地壳乃至上地幔的物质运移有关。     

三峡库区巫峡段茅草坡斜坡变形特征分析

立足于茅草坡岩体的工程地质背景,通过详细调查发现:茅草坡内存在倾倒变形、层间剪切、滑移和坡面拉裂等变形现象,这些现象都具有一定的特征和特定的意义.对茅草坡内的变形现象和监测数据进行分析表明茅草坡不稳定斜坡变形破坏机理存在转化,由最初的倾倒一拉裂变形模式转化为滑移一拉裂失稳模式.三峡库区蓄水和周期性调水使茅草坡坡脚成为消落带区域,对茅草坡稳定性不利,加速了其发展变化.     

全球泥盆纪生物礁演化及其影响因素

泥盆纪是地史时期海洋生物迅速演化的时期之一,以发育显生宙以来地球上最大规模生物礁生态系统及其彻底崩溃为重要特征。泥盆纪的生物礁经历了吉维特-弗拉期和法门期的繁盛,造礁生物分别以珊瑚-层孔虫和菌藻类为主导;在吉维特中晚期、弗拉-法门期(F/F)之交和泥盆纪-石炭纪(D/C)之交,则遭受多次生物灭绝事件的打击,随后在石炭纪的杜内早-中期生物礁基本消失,而后生动物礁直到13 Myr之后(维宪期)才再次出现。通过最新的地球化学资料研究发现,中泥盆世海水表层温度适宜、大陆风化程度较低。因此,全球后生动物礁规模空前,异常繁盛;而晚泥盆世海水表层温度及大陆风化程度较高,导致法门期后生动物礁衰落,而菌藻类生物礁繁盛。通过灭绝事件的详细研究表明,Taghanic事件中海平面的快速上升、温度的急剧升高造成珊瑚和层孔虫消失,后生动物礁数量大幅减少;Kellwasser事件中的温度突变、全球性海平面升降以及缺氧等因素则引发了后生动物礁彻底崩溃;而Hangenberg事件中短暂复苏的后生动物礁受温度降低和海平面下降的影响而最终消失。因此,在众多影响泥盆纪生物礁发育的因素中,全球性的温度和海平面变化占据主导地位。     

降雨和库水位联合作用下库岸滑坡模型试验研究

受库区水位波动和降雨影响,库岸大量老滑坡体变形加剧,地质灾害问题十分突出。为研究库岸滑坡影响因素、变形演化规律及失稳条件,以大型物理模型试验为手段,选取三峡库区黄土坡滑坡临江Ⅰ号崩滑体为对象,通过考虑水位波动、降雨及其组合作用等诱发因素,开展了一系列的库岸滑坡模型试验研究。试验结果表明：水位升降,变形主要集中于模型坡体前缘,其中,水位抬升过程中,滑坡模型变形较小,变形加速阶段出现于水位下降期间,且变形速率与水位下降速率成正比,即临江Ⅰ号崩滑体为典型的动水压力型滑坡;降雨影响下坡体变形在时间和空间上存在明显分区现象,时间上,变形发展主要集中于坡体浅表层饱和之后,即短时降雨对坡体变形未产生显著影响,空间上,坡体前缘和后缘变形剧烈;库水位下降和强降雨联合作用下坡体前缘产生局部流滑破坏,并溯源发展至前缘整体破坏,为典型的牵引式破坏模式。试验揭示处于临滑阶段坡体,其孔隙水压力、土压力变化呈现异常频繁的波动现象,可为滑坡预警预报提供一定参考依据。     

古今气候略论

自2009年入冬以来北半球经受了创记录的严寒侵袭,联合国IPCC报告的权威性受到质疑。地球气候变化趋向陷入纷争的境地。从地质学和考古学的视角,以更长的时间周期去认识和了解气候变化规律和成因机制,或许对将来气候的长期预报有所启示。地球在漫长的演化史中经历了以千万年计的＂地质气候旋回＂、千百年计的＂史前气候周期＂及近现代以百年计的＂世纪气候波动＂。不同级次的周期均为内在自然因素所制约,CO2含量在地球演化史中趋于波动下降过程,当代的CO2浓度和气温均处于地质史的低点。人类活动可能在百年尺度内存在对气候和生态环境的影响。自20世纪初开始至今近百年升温趋向中,令人关注的是在中国曾有1941年、1969年、2009~2010年之交极度低温的出现,＂低温节点＂时距约为30~40年,似与海洋存在数十年为变化周期之说相近。由此引发对人为因素导致持续增温的质疑。2009年入冬以来的严寒是否为近百年升温波动周期的终结抑或只是次级的突变因素所致,尚有待观察。但自然因素主导的周期波动规律不可逆转,不能被未经实证而被夸大了的＂人为因素＂所左右。     

强震前的“干热异常”与地温、降水波及应变弱停

对近30年出现在中国西部及邻区的14次MS≥6.9强震前1年多内的地温场和降水场进行了分析。发现有如下共同规律:①在震前1年左右东亚地区会出现干热异常(3.2 m地温升高,同时降水距平为负值),持续时间约为2~6个月,最大干热面积可达2~4×106km2;②在震前0.5~1年左右我国的月降水距平%图和3.2 m地温距平的月际变温图上,可看到波长小于1 000 km的地温波和降水波,可称为"超低频应力密度波(应变波)"[1],它是致使岩石破裂的力源;③在震前0~2个月应变波的波长会停止缩短,振幅变小,且波动方向可有一个近90°的旋转,是"应变弱停"[1]的表现。以上可视为孕震三步曲。依据上述统计事实本文提出了强震成因的假设:地外核中有一股热力极不稳定的Benard上升流体对其上的壳幔层形成顶托,造成地温升高,对流热传导系数变小,形成干热异常;岩石圈中脆性层的应力不断增大,致使出现不稳定波(应变波);出现"应变弱停"时意味着强震即将爆发。     

一次北京大暴雨过程低空东南风气流形成机制的数值研究

2002年6月24~25日,北京门头沟附近发生了一次大暴雨过程.观测资料和数值模拟均发现,在暴雨发生前和发生过程中,北京地区边界层内出现了一支强盛的东南风气流.东南风气流沿太行山东坡爬升,触发了对流.为探讨这支低空东南风气流的形成原因,本文通过数值模拟和敏感性试验,对这支东南风气流的形成机制进行了研究.结果表明,这支低层东南风气流是一支冷湿的、伴有较强风速辐合的气流,主要是在天气尺度系统作用下生成的.东南风气流形成过程中,地表感热加热作用对其强度有加强作用.大暴雨开始后的潜热加热作用对这支东南风气流有正反馈作用,使气流的强度大大增强,因此,在降水开始后气流强度也增强,降水最强时低空急流的强度达最强.暴雨开始后,由于夜间地表降温造成山风效应,导致在北京西部山脚下出现偏北风.     

古尔班通古特沙漠半固定沙垄表面风的脉动特征

利用DETI可移动测风系统,对古尔班通古特沙漠半固定沙垄进行实地观测,获取了主要风季沙垄表面7个典型部位200 cm高度的风向及距离地表20 cm、40 cm、60 cm、100 cm和200 cm 5个高度的风速系列数据。对风速和风向的脉动特征进行分析研究,发现凸起的沙垄不仅影响平均风速在沙垄表面的变化,亦对风速及风向脉动产生显著影响。结果表明,平均风速沿迎风坡逐渐增大,至垄顶达到最大,在背风坡中上部剧烈降低,随后又缓慢恢复。随着入射角的增大,平均风速在沙垄表面的变化幅度也在增大;绝对风速脉动具有与平均风速相同的变化趋势,且随距地表高度的增加绝对风速脉动值亦在增大;就相对风速脉动（阵性度值）而言,背风坡阵性度值要高于迎风坡,其中背风坡中上部是整个沙垄表面阵性度最高的部位,这与背风侧涡流的存在密切相关;沙垄背风坡风向脉动强度远比迎风坡大,随着入射角的减小,背风坡风向的偏转作用也在加强,而涡旋作用相对减弱。     

三峡水库水位波动条件下滑坡抗滑工程效果的数值研究

抗滑桩是三峡库区滑坡治理工程中常用的措施,在三峡水库长期的周期性水位波动条件下,抗滑桩工程效果如何,即是否能够保证滑坡的整体稳定,是目前迫切需要研究的重要课题。选择三峡库区巴东县新县城的谭家坪滑坡次级滑坡-白水沟滑坡为研究对象,在分析工程地质条件和设计资料的基础上,建立二维有限元计算模型,选择合理的岩土力学参数和桩计算参数;利用ANSYS 软件,依据不同的模拟方案,分别模拟分析了滑坡在仅考虑自重、自重加暴雨在水位变化条件下的变形和稳定性状况以及抗滑桩的工程效果,即滑坡在设桩条件下的变形和稳定情况。结果表明：①白水沟滑坡破坏机理为牵引式。在暴雨和水位下降条件下,滑坡稳定性降低;周期性水位变化后,滑坡稳定性逐步下降,最终失稳;②依据自重和暴雨工况,考虑175 m降至145 m水位进行的抗滑桩设计,起到了明显的抗滑效果。③周期性水位波动后,滑坡变形破坏逐步加剧,说明抗滑桩虽然起到了的抗滑作用,但阻滑效果逐步下降。因此,在滑坡抗滑工程设计时应考虑该因素的影响,适当提高安全储备。