俯冲带温度条件下橄榄石中硅氧四面体的非谐振动:透射红外光谱研究

橄榄石既是上地幔的主要矿物,又是俯冲板块的主要矿物。在正常地幔温度条件下,橄榄石中原子之间的振动是非谐振动,这已成为学界共识;然而,对于俯冲带的较低温情况,橄榄石中原子之间的振动的非谐性是否重要,目前还没有比较一致的结论。本研究利用透射红外光谱的方法,系统研究了室温下不同厚度橄榄石中硅氧四面体的红外光谱特征,并着重对其在2100~1500cm-1区域形成的二倍频峰/合频峰进行了指认。在此基础上,本研究通过采集不同温度下的透射红外光谱数据(最高温度达约450℃),确立了橄榄石中硅氧四面体的相应基频峰及二倍频峰峰位对温度的依赖性,进而得出其相应红外振动的非谐系数(χ)随温度(T)的变化关系,具体为:χ838=6.37(2)×10-7×T+0.0014(1)及χ993=7.86(3)×10-7×T+0.0015(1),其中温度的单位为℃。外推到600℃时,有χ838=0.0018(1)及χ993=0.0020(2)。这些结果表明,在俯冲带的较低温条件下,橄榄石中硅氧四面体的内部振动的非谐性可能不重要。     

多空隙组合地质单元渗流理论分析与试验

岩体通常是以孔隙岩石为基质并包含各种成因的裂隙和溶隙的复杂多空隙组合地质材料。为研究孔隙-裂隙-溶隙多空隙组合介质的渗流特性,在简要介绍多孔介质渗流Darcy定律、平板窄缝流Poiseuille定律和圆形管道流Darcy-Weibach理论的基础上,分析了几种孔隙-裂隙-溶隙组合情况的多空隙介质渗流特性,推导出相应组合的等效渗透系数KE,给出了描述多空隙组合介质KE的一般表达式,讨论了影响各种空隙组合KE的主要因素。以普通砖模拟岩石基质,通过砖身钻孔填充及砖间缝隙填充,试验模拟了岩溶岩体和裂隙岩体中溶孔和裂隙填充后的渗透情况。试验结果与所推求理论公式计算出的KE在同一量级且误差很小,很好地验证了所推导的多空隙组合介质渗透系数表达式的有效性。     

Absorption properties of urban/suburban aerosols in China

The broadband diffuse radiation method is improved to retrieve the aerosol refractive index imaginary part （AIP） and broadband （400-1000 nm mean） single scattering albedo （SSA）. In this method, four sets of SSA selection criteria are proposed for quality control. The method is used to retrieve AIP, SSA and absorptive optical thickness （AbOT） from routine hourly-exposed pyrheliometer and paranometer measurements over 11 sites （meteorological observatories） in China during 1998-2003. Apart from one suburban site （Ejin Qi）, the other urban sites are all located around big or medium cities. As shown in the retrieval results, annual mean SSA during 1998-2003 changes from 0.941 （Wuhan） to 0.849 （Lanzhou）, and AIP from 0.0054 to 0.0203. The 11-site average annual mean SSA and AIP are 0.898 and 0.0119, respectively. SSA during winter is smaller for most sites. There is an evidently positive correlation between SSA and aerosol optical thickness （AOT） for all sites. There is also a positive correlation between SSA and relative humidity for most sites, but a negative correlation for a few sites, such as Kashi and ǚrǚmqi in Northwest China.     

A THEORETICAL BASIS FOR THE PRIESTLEY-TAYLOR COEFFICIENT

The relationship between potential evaporation and arealevaporation is assessed using a closed-box model of the convectiveboundary layer (CBL). Potential evaporation is defined as theevaporation that would occur from a hypothetical saturated surface,with radiative properties similar to those of the whole area, and smallenough that the excess moisture flux does not modify thecharacteristics of the CBL. It is shown that the equilibrium rate ofpotential evaporation is given by Ep0=E0,where E0 is the equilibrium evaporation (radiative termof the Penman formula), and is a coefficient similar to thePriestley-Taylor coefficient. Its expression is , where is the areal surface resistance, r_a is the localaerodynamic resistance, and is the dimensionless slope of thesaturation specific humidity at the temperature of the air. Itscalculated value is around 1 for any saturated surface surrounded bywater, about 1.3 for saturated grass surrounded by well-watered grassand can be greater than 3 over saturated forest surrounded by forest.The formulation obtained provides a theoretical basis to the overallmean value of 1.26, empirically found by Priestley and Taylor for thecoefficient . Examining, at the light of this formulation, thecomplementary relationship between potential and actual evaporation(as proposed by Bouchet and Morton), it appears that the sum ofthese two magnitudes is not a constant at equilibrium, but depends onthe value of the areal surface resistance.     

双通道能见度自动测量仪研究

从透射和散射的原理出发,推导了基于红外测量的双通道能见度仪的工程测量方程,比较了单通道和双通道能见度测量仪的性能,结果表明,双通道能见度测量仪具有精度高、性能稳定、使用可靠、维护量小的特点。     

基于相关系数和Fisher最优分割法的汛期分期研究

从径流形成原理出发,提出了采用降雨径流相关系数作为汛期分期指标的基本思路。以陕西省石头河水库1954~2007年的日降水和日流量资料为基础,采用主成分分析法对影响时段径流的因素进行了分析,筛选出了影响不同时段径流量的主要因素,计算了主要影响因素与时段径流量的相关系数,采用Fisher最优分割法将石头河水库汛期划分为汛前过渡期(4月1日~5月20日)、前汛期(5月21日~7月10日)、主汛期(7月11日~8月10日)、后汛期(8月11日~9月20日)和汛后过渡期(9月21日~10月31日),并结合区域气候特点和实际发生的洪水对成果进行了合理性论证。该方法资料要求低,计算简便,具有一定的推广应用价值。     

考虑应力水平的软土固结系数计算与试验研究

在固结度计算中通常将固结系数视为常数,实际上并非如此.通过研究软土固结系数在压缩过程中随应力水平变化的规律,推导出正常固结和超固结状态下固结系数与有效应力之间的表达式.在正常固结状态下,当应力水平小于在前期固结压力时,固结系数随应力水平的增加而增加;当超过前期固结压力后,固结系数随应力水平的增加而减小;在超固结状态下,固结系数随应力水平的增加而增加,在一定程度后趋于平稳.室内试验结果进一步说明了和验证固结系数这一特点.推导的固结系数与固结应力水平关系表达式是可行的,其计算值与试验结果的变化趋势一致,大小基本吻合,将其用于计算变形速率和固结度中,可提高准确性.     

降雨条件下考虑饱和渗透系数变异性的边坡可靠度分析

土体饱和渗透系数表现为天然的变异性,为此基于Green-Ampt模型建立了考虑饱和渗透系数变异性的降雨入渗物理模型,并藉此模型确定了坡体湿润锋深度和含水率分布。然后结合无限长非饱和土边坡稳定模型得到解析形式的反映边坡稳定性的极限状态函数。采用Monte Carlo法对饱和渗透系数进行随机抽样并最终建立降雨条件下考虑饱和渗透系数变异性的边坡概率分析框架。针对一假想边坡,探讨了饱和渗透系数的变异系数、降雨持时和降雨强度对边坡破坏概率以及破坏发生时间概率分布的影响,结果表明：在降雨初期,边坡的破坏概率随饱和渗透系数变异性的增强而逐渐增加,但随着降雨的持续,破坏概率开始随变异性的增强而显著降低;滑坡最可能发生时间的大小并不受饱和渗透系数变异性的影响,而是直接取决于降雨强度;滑坡最可能发生时间所对应的概率却随变异性的增强而逐渐减小。     

南极威德尔海冬季冰脊形拖曳力

利用2006年南极威德尔海冬季科学考察期间由机载激光高度计测得的海冰上表面形态数据,以拖曳分割理论为基础研究了冰脊形拖曳力及其对冰-气总拖曳力的贡献以及中性条件下对应10 m高度处风速的冰-气拖曳系数C_dn(10)。结果显示,在密集冰区,冰脊形拖曳力及其对总拖曳力的贡献随冰脊强度(脊高/脊距)的增大呈递增趋势,而随粗糙长度的增大而减小,对应于威德尔海冬季典型冰脊强度和粗糙长度,占总拖曳力的35%,说明了冰脊形拖曳力在冰-气界面动量交换中的重要作用。C_dn(10)随冰脊强度的增大而增大,但冰脊强度较小时,C_dn(10)随粗糙长度增大而增大;而对较大的冰脊强度,C_dn(10)则随粗糙长度增大而减小。     

植被的微波散射与吸收特征

被动微波遥感中大尺度像元内植被种类多种多样并且分布不均匀，较低频率下像元尺度内的植被影响可以根据单个散射体的散射与衰减特性获得。本文讨论了任意朝向的各类植被散射体的计算问题。其中叶片和针叶的散射采用了一般化Rayleigh-Gans计算；杆的散射采用了无限长近似理论。关于各类散射体的衰减，本文比较了散射系数和吸收系数之和，与前向散射定理的结果，并对前向定理的适用性进行了讨论。