有限元模拟弹性位错的等效体力方法

计算地震位错造成的位移场和应力场,对于估计大地震引起的后续地震活动发展趋势十分重要.本文提出在弹性位错问题的有限元模拟中,用等效体力代替位错源,从而在构建几何模型时不用包含断层,却可以处理包含任意复杂断层的问题,极大降低建模的难度.使用此方法,本文计算并讨论了在球形地球模型下2011年日本Tohoku-Oki特大地震对华北地区断层的影响,结果表明此次地震使华北主要断层趋于稳定.     

前板可旋转的双垂板结构水动力特性的理论研究

振荡水柱波能转换装置的最大转换效率往往受到腔内水柱共振机制的直接影响。通过对装置的基本结构进行简化,提出了一种前墙可绕固定轴旋转的双垂板式结构系统,旨在通过前墙的旋转运动进一步加剧水柱的振荡,从而对腔内水柱的共振机制进行调节和控制。基于线性波理论,采用匹配特征函数展开法对波浪与双垂板结构的相互作用进行理论研究,针对流场在结构物尖角附近的奇异性特征,将公共界面上的速度分布基于切比雪夫多项式近似展开,并应用区域间的速度与压力连续条件进行求解。通过分析结构的几何参数对反射透射系数、平均波面高程、前墙旋转振幅以及前墙与水面间相位差的影响,深究其共振机理,为振荡水柱波能转换装置的效率优化机制提供理论依据。结果表明,在所研究的波浪频率范围内,前墙的自由旋转运动会加剧板间的平均波面高程,应用于波浪能转换装置中能进一步拓宽高效频率带宽。     

北方农牧交错区干旱特征变化及其对植被总初级生产力的影响

北方农牧交错区地处半湿润/半干旱生态脆弱过渡带,干旱是影响该区植被生产力的关键因素之一。探究干旱对植被总初级生产力的影响,对深刻理解气候变化下生态系统生产力变化响应特征及优化区域碳水循环具有重要意义。为了更好地了解水分限制区不同干旱特征对GPP影响,本研究以北方农牧交错区为例,基于长时间序列的标准化降水蒸散发指数(SPEI3,1900—2020年)和植被总初级生产力(GPP,1982—2018年)等数据,首先采用小波分析明确SPEI3与GPP强相关周期,在此基础上利用游程理论识别干旱特征,进而分析了北方农牧交错区干旱特征与GPP的变化趋势,最后厘定了不同干旱特征对GPP的影响。结果表明:(1) 1982—2018年北方农牧交错区SPEI3与GPP在半年周期和年周期存在显著相关关系,滞后效应随时间变化而变化;年际分析能够减弱滞后效应对SPEI3与GPP相关性的影响;(2) 1900—2020年北方农牧交错区干旱历时、干旱烈度和烈度峰值均呈现显著增加趋势,干旱烈度随着干旱历时和烈度峰值的增加而加剧,干旱特征高值区往往具有更强的增加趋势;(3) 1982—2018年北方农牧交错区GPP总体呈...     

Evaluation of snow water equivalent datasets over the Saint‐Maurice river basin region of southern Québec

A 10‐km gridded snow water equivalent (SWE) dataset is developed over the Saint‐Maurice River basin region in southern Québec from kriging of observed snow survey data for evaluation of SWE products. The gridded SWE dataset covers 1980–2014 and is based on manual gravimetric snow surveys carried out on February 1, March 1, March 15, April 1, and April 15 of each snow season, which captures the annual maximum SWE (SWEM) with a mean interpolation error of ±19%. The dataset is used to evaluate SWEM from a range of sources including satellite retrievals, reanalyses, Canadian regional climate models, and the Canadian Meteorological Centre operational snow depth analysis. We also evaluate a number of solid precipitation datasets to determine their contribution to systematic errors in estimated SWEM. None of the evaluated datasets is able to provide estimates of SWEM that are within operational requirements of ±15% error, and insufficient solid precipitation is determined to be one of the main reasons. The Climate System Forecast Reanalysis is the only dataset where snowfall is sufficiently large to generate SWEM values comparable to observations. Inconsistencies in precipitation are also found to have a strong impact on year‐to‐year variability in SWEM dataset performance and spread. Version 3.6.1 of the Canadian Land Surface Scheme land surface scheme driven with ERA‐Interim output downscaled by Version 5.0.1 of the Canadian Regional Climate Model was the best physically based model at explaining the observed spatial and temporal variability in SWEM (root‐mean‐square error [RMSE] = 33%) and has potential for lower error with adjusted precipitation. Operational snow products relying on the real‐time snow depth observing network performed poorly due to a lack of real‐time data and the strong local scale variability of point snow depth observations. The results underscore the need for more effort to be invested in improving solid precipitation estimates for use in snow hydrology applications.     

地层格架正则化约束下的二维立体层析反演

通过把地层格架信息作用于立体层析Fréchet导数矩阵,使得更新后的速度模型呈现出符合地质规律的块状特征.地层格架信息基于立体层析反演中得到的反射点位置进行非规则B样条插值拟合得到,因此在反演中它将会随着反射点位置的更新自然得到更新.与前人提出的保边缘层析算法或多层立体层析算法相比,本文提出的地层格架正则化无需引入混合正则化项或定义某种复杂的混合速度格式,更为直接也更容易实现.理论和实际数据算例证实了该正则化技巧的稳健性和可靠性,能够得到与实际地质构造特征更为一致的地质一致性反演结果.     

南黄海浮游植物季节性变化的数值模拟与影响因子分析

用三维物理-生物耦合模式研究南黄海浮游植物(以叶绿素a为指标)的季节变化.对于物理模式采用Princeton ocean model(POM),对于生物模式考虑溶解无机营养盐(氮、磷、硅)、浮游植物、食草性浮游动物和碎屑.给定已知的初始场和外加边界强迫,模拟了观测到叶绿素a的主要时、空分布特征,如浮游植物的春、秋季水华和夏季次表层叶绿素a极大值现象等.研究表明,浮游植物春季水华最先发生于黄海中央海域,主要原因是该海域透明度较高,流速较小.春季水华开始于垂直对流减弱和层化开始形成之前(约3月底至4月上旬),显著地依赖水层的稳定性.水体层化以后(约5～9月)叶绿素a浓度高值区分布在南黄海的南部和锋区.夏季的南黄海中央海域,由于上混合层营养盐几乎耗尽,限制了浮游植物的生长,在紧贴温跃层下部的真光层,具有丰富的营养盐和合适的光照,次表层叶绿素a极大值得以形成.秋季(约9～11月份,略迟于海表面开始降温的时间,随地点不同而异)随垂直混合的增强,有利于营养盐向上输运,浮游植物出现一次较小的峰值.     

南黄海中部沉积物微量元素的环境记录研究

通过对南黄海中部E2站位沉积柱样部分微量元素的特征研究,讨论了近200a来与南黄海中部沉积物相关的主要环境气候演变.铅和金、铂族元素显示人类现代工农业活动对环境的影响在南黄海中部沉积物有明显记录;过渡金属元素和不活泼元素的记录显示小冰期(泛指1550～1850年)的结束,气温的升高对南黄海中部沉积区的氧化-还原条件和黄河流域的风化程度产生了影响;黄河的改道对南黄海中部沉积物陆源碎屑的输入产生影响.     

从原生晕、原生叠加晕到构造叠加晕:化探找盲矿法的发展与创新

构造叠加晕找盲矿法是在原生晕找盲矿法理论基础上发展的新技术方法。根据热液矿床成矿成晕具多期多阶段叠加特点提出的原生晕叠加理论,将原生晕找盲矿法发展为原生叠加晕找盲矿法;根据热液矿床成矿成晕严格受构造控制而提出的构造叠加晕理论,将原生叠加晕找盲矿法发展为构造叠加晕找盲矿法。文章介绍了从原生晕到原生叠加晕又到构造叠加晕找盲矿法在理论、研究思路、工作方法等方面的发展与创新。     

高差差分改正理论及其在大坝变形监测中的应用

从高差差分改正入手介绍高差差分改正理论的原理,并推导该理论的精度模型,指出利用该理论进行改正应满足的条件,目的在于将以前学者简单提及的理论系统化的认识和分析,甚至进行更深的推广;最后介绍其在某大坝变形监测中的应用实例,认为在满足文中提出的适用条件的情况下,该理论完全能利用于具体的监测项目中。     

利用最优正则化方法确定Tikhonov正则化参数

基于均方误差最小意义下运用最优正则化方法确定正则参数,推导了计算最优正则参数的公式,并结合算例分析比较了求解病态方程的L-曲线法、GCV法等常用的方法,算例表明,基于最小均方误差的Tikhonov正则化参数优化选取方法是一种可行有效的方法。