基于势流理论和OpenFOAM的耦合模型对多向不规则波浪的模拟

基于势流理论的数值水池可以快速计算波浪的传播及其对建筑物的作用,但是势流理论是基于波浪的无黏性假设的,而在工程中,通常需要在固体边界及波浪破碎的区域考虑黏性效应。针对基于求解Navier-Stokes方程的黏性水池计算量较大、速度较慢的缺点,采用耦合的方法模拟多向不规则波浪的传播,即在外域通过基于势流理论的数值水池产生多向不规则波浪,内域采用求解Navier-Stokes方程和流体体积法(VOF方法)对自由表面进行追踪,通过外域所提供的边界波浪,内域计算可以在较小区域进行计算,从而达到减少计算量、提高计算效率的目的。     

鲁西隆起和济阳拗陷耦合关系分析

通过分析鲁西隆起和济阳拗陷的地壳结构特征,结合二者的空间分布、时间演化及构造上的相关性,发现同处于伸展构造环境且相邻的鲁西隆起和济阳拗陷在地壳结构特征存在明显不同.济阳拗陷表现为地壳均衡的镜像结构特征,不同于地壳呈向上隆起状的鲁西隆起,说明鲁西隆起和济阳拗陷在成因上存在明显差异.济阳拗陷的伸展过程并非由地幔物质主动上涌造成,应是鲁西隆起在隆升过程对济阳拗陷地壳的拖拽作用,鲁西隆起和济阳拗陷的地壳结构特征反映出它们在成因上具有明显的耦合性.     

克拉美丽山南缘西段盆山耦合机制

克拉美丽山位于准噶尔盆地东部,晚古生代克拉美丽洋盆向北俯冲消亡,西伯利亚板块与准噶尔地块在该地区发生碰撞造山。目前,就石炭纪之后克拉美丽山的构造活动存在持续挤压、拉分、伸展、挤压-伸展转换多种观点,构造样式也各不相同。本文应用断层相关褶皱理论,从盆山过渡带现今构造样式入手来探讨克拉美丽山南缘西段盆山耦合机制。研究结果表明,克拉美丽山西段在石炭纪之后经历了中二叠世早期、早三叠世早期、晚三叠世末期、晚侏罗世-早白垩世、晚白垩世早期和古新世末期6 次构造隆升。前4 期相对稳定沉积,晚白垩世早期,晚古生代地层沿着下二叠统底部的泥岩层滑脱面以叠瓦状构造楔样式向南楔入,构造缩短量大于15 km,现今盆山构造样式初步形成。始新世构造楔遭受后期突破断层改造。始新世后,克拉美丽山大规模的构造活动基本停止,地层遭受剥蚀最终形成现今地质结构。     

渤海湾盆地庙西中南洼围区原油成因类型及分布主控因素

通过原油生物标志化合物参数聚类分析,在对比沙河街组不同层系烃源岩地化特征的基础上,分析了渤海海域庙西中南洼已发现原油的成因类型、来源及其分布规律。结果表明,研究区目前已发现的原油主要有Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型3种成因类型,其中：Ⅰ型原油来源于沙三段烃源岩,主要分布在垦利6-4区和蓬莱25区,其进一步可分为Ⅰ₁和Ⅰ₂两个亚类,分别对应中高熟沙三型原油和中低熟沙三型原油;Ⅱ型原油来源于沙三段和沙四段烃源岩,主要分布在蓬莱31区;Ⅲ型原油主要来源于沙四段烃源岩,可能有少量的沙三段烃源岩贡献,主要分布在渤中36区。原油地化特征及分布规律指示研究区为近源成藏特征。综合烃源岩分布特征及断层活动性分析认为蓬莱25区和垦利6-4区原油类型主要受烃源岩控制,而蓬莱31区和渤中36区原油类型和分布受断裂和烃源岩联合控制。     

Generation of oceanic internal gravity waves by a cyclonic surface stress disturbance

Atmospheric cyclones with strong winds significantly impact ocean circulation, regional sea surface temperature, and deep water formation across the global oceans. Thus they are expected to play a key role in a variety of energy transport mechanisms. Even though wind-generated internal gravity waves are thought to contribute significantly to the energy balance of the deep ocean, their excitation mechanisms are only partly understood.The present study investigates the generation of internal gravity waves during a geostrophic adjustment process in a Boussinesq model with axisymmetric geometry. The atmospheric disturbance is set by an idealized pulse of cyclonic wind stress with a Rankine vortex structure. Strength, radius and duration of the forcing are varied. The effect upon wave generation of stratification with variable mixed-layer depth is also examined.Results indicate that internal gravity waves are generated after approximately one inertial period. The outward radial energy flux is dominated by waves having structure close to vertical mode-1 and with frequency close to the inertial frequency. Less energetic higher mode waves are observed to be generated close to the sea floor underneath the storm. The total radiated energy corresponds to approximately 0.02% of the wind input. Deeper mixed-layer conditions as well as weaker stratification reduce this fraction.The low energy transfer rates suggest that other processes that drive vertical motion like surface heat fluxes, turbulent motion, mixed region collapse and storm translation are essential for significant energy extraction by internal gravity waves to occur.     

基于小波神经网络耦合模型对云南星云湖富营养化气象驱动因子的分析

气象因子是影响湖泊富营养化的重要因素,而湖泊富营养化对人群健康、生态系统和社会经济等均有负面影响.本文基于统计资料及遥感数据,结合Morlet小波分析和BP多层前馈神经网络(BP神经网络)构建了不同时间尺度下的小波神经网络耦合模型,分析了19862011年云南星云湖水华强度变化与月降雨量、月平均气温、月平均风速、月日照...     

Mesozooplankton biomass and grazing responses to Cyclone Opal, a subtropical mesoscale eddy

As part of E-Flux III cruise studies in March 2005, plankton net collections were made to assess the effects of a cyclonic cold-core eddy (Cyclone Opal) on the biomass and grazing of mesozooplankton. Mesozooplankton biomass in the central region of Cyclone Opal, an area of uplifted nutricline and a subsurface diatom bloom, averaged 0.80±0.24 and 1.51±0.59 g DW m⁻², for day and night tows, respectively. These biomass estimates were about 80% higher than control (OUT) stations, with increases more or less proportionately distributed among size classes from 0.2 to >5 mm. Though elevated relative to surrounding waters south of the Hawaiian Islands (Hawai’i lee), total biomass and size distribution in Cyclone Opal were almost exactly the same as contemporary measurements made at Stn. ALOHA, 100 km north of the islands, by the HOT (Hawaii Ocean Time-series) Program. Mesozooplankton biomass and community composition at the OUT stations were also similar to ALOHA values from 1994 to 1996, preceding a recent decadal increase. These comparisons may therefore provide insight into production characteristics or biomass gradients associated with decadal changes at Stn. ALOHA. Gut fluorescence estimates were higher in Opal than in ambient waters, translating to grazing impacts of 0.11±0.02 d⁻¹ (IN) versus 0.03±0.01 d⁻¹ (OUT). Over the depth-integrated euphotic zone, mesozooplankton accounted for 30% of the combined grazing losses of phytoplankton to micro- and meso-herbivores in Opal, as compared to 13% at control stations. Estimates of active export flux by migrating zooplankton averaged 0.81 mmol C m⁻² d⁻¹ in Cyclone Opal and 0.37 mmol C m⁻² d⁻¹ at OUT stations, 53% and 24%, respectively, of the carbon export measured by passive sediment traps. Migrants also exported 0.18 mmol N m⁻² d⁻¹ (117% of trap N flux) in Cyclone Opal compared to 0.08 mmol N m⁻² d⁻¹ (51% of trap flux) at control stations. Overall, the food-web importance of mesozooplankton increased in Cyclone Opal both in absolute and relative terms. Diel migrants provided evidence for enhanced export flux in the eddy that was missed by sediment trap and ²³⁴Th techniques, and migrant-mediated flux was the major export term in the observed bloom-perturbation response and N mass balance of the eddy.     

大气污染物排放量与颗粒物环境空气质量的空间非协同耦合研究——以武汉市为例

针对区域大气污染物排放量与空气质量在时空分布上存在不完全协同、匹配的现象,论文选择SO₂、NO_X、PM_2.5、CO和VOCs作为大气污染物指标,选择气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth, AOD)表征颗粒物环境空气质量,以武汉市为例,综合应用耦合模型和空间错位指数模型研究2类指标之间的空间非协同耦合规律。主要结论如下：① 武汉市大气污染物排放量与颗粒物空气质量具有不同空间分布特征,大气污染物排放量呈现由城市中心城区向远城区递减的趋势,其中SO₂、PM_2.5和VOCs的排放具有明显的中心聚集现象,而NO_X和CO聚集现象不显著,且与道路分布明显相关;AOD分布具有明显的空间差异性,总体上呈由西北向东南依次递减的趋势。② 武汉市大气污染物排放与颗粒物空气质量的空间非协同耦合规律：越靠近城市中心城区,空间协同耦合现象越显著,空间错位现象越弱;越远离主城区,空间非协同耦合现象越显著,空间错位现象越显著;SO₂排放量与AOD在武汉市远城区的空间错位指数均大于0.7,且耦合度指数小于0.3,呈现较强的非协同耦合特征,NO_X、VOCs、PM_2.5的排放量与AOD在武汉中心城区的空间错位指数均小于0.5,且耦合度指数大于0.5,协同耦合现象较为显著。③ 基于时空非协同耦合分析城市大气环境污染治理建议：针对污染物与AOD空间错位不显著的城市中心城区,以本地减排治理为主;针对污染物与AOD空间错位显著的远城区,应在污染溯源分析的基础上进行区域协调综合治理。     

区域可持续发展能力的能值与(火用)耦合分析模型构建

可持续发展能力评价方法是识别人地协同规律、支撑科学决策的重要工具和热点需求。通过文献回顾与理论分析框架构建,耦合能值及?方法,提出自组织能力指数（SO）、生态压力指数（EP）、可持续发展能力指数（SC）构成的,基于热力学理论的可持续发展能力分析模型,利用文献荟萃法筛选17个典型发达国家1985年状态值计算SO与EP阈值,划分了4个阶段。利用中美两国1985-2015年特征对比验证,结果显示：① 2005年以前中国属“低自组织能力、低生态压力”阶段,之后进入“低自组织能力、高生态压力”阶段,存在低生态效率、规模扩张驱动特征;美国一直属“高自组织能力、高生态压力”阶段,存在高生态效率驱动、经济与生态脱钩特征,与全球生态足迹网络和世界自然基金会等的研究结果一致,模型具有较好适应性和可靠性。② 模型利用“获得?量/输入能值量”表达经济社会生态效率、“经济社会?损耗量/生态系统年产?量”表达生态压力,连接了经济社会对生态基底的熵化路径,可识别区域所处可持续发展阶段、分析水平变化和驱动因素。③ 模型以人类与生态并重的视角,从深度上反映经济社会的生态效率、从广度上评价生态空间被占用比例,具有宏观规模与微观效率分析相结合的优势,是对经典方法的补充。     

旅游地快速交通优势度与旅游流强度的空间耦合分析

以典型旅游地—云南省为研究案例,以高德交通大数据、统计数据等多源数据为基础,依据“路网及站点密度+通行规模+通行功能+区位优势度+换乘便捷度”的思路,构建快速交通优势度模型;基于旅游流“规模→消费→效益→效应”的历时性维度构建旅游流强度模型;采用加权TOPSIS法对二者评价值进行测算,并运用耦合四象限模型对两者耦合类型进行划分。结果发现：① 快速交通与旅游流耦合存在显著空间差异性。昆明、红河和丽江呈现良性耦合协调,耦合类型表现为“高旅游流-高快速交通优势”,而旅游化水平低、远离交通枢纽和主要交通干线的边缘地区,旅游流与快速交通耦合效应则表现为“低旅游流-低快速交通优势”。② 快速交通优势度与旅游流强度呈正相关关系,不同快速交通方式与旅游流强度的拟合优度表现为“航空运输>高速公路>高速铁路”的特征。③ 云南省快速交通优势度与旅游流强度耦合水平总体偏低,快速交通发展的主导模式为协调互补模式,且缘于快速交通的“时间-空间收敛”效应和“组织-空间协同”效应,快速交通组合类型多样化与旅游流强度存在正相关关系。不同快速交通发展模式对旅游流强度的贡献效应表现出“多元共生模式>协调互补模式>单类孤立模式>低速交通维持模式”的特征。