地壳全元素探测——构建“化学地球”

地壳物质探测是地壳探测工程的重要组成部分。化学元素是地球物质组成的最基本单位,被称为地球的基因。矿产资源是由化学元素组成的,环境是受化学元素行为制约的,因此,对地壳中所有元素精确含量和分布的探测,对解决人类所面临的资源和环境问题具有重大意义。地壳全元素探测项目拟发展4种地球化学探测技术,包括地壳中所有天然元素的精确分析技术,中下地壳物质成分识别技术,穿透性地球化学探测技术,海量地球化学数据和图形显示技术。建立1个覆盖全国的地球化学基准网,系统采集代表性岩石样品10000件,疏松物样品6000件,按标准化的方法分析其主量元素和微量元素含量(包含78种元素),建立中国大陆地球化学基准值,为研究化学元素的分布、演化和成矿物质背景提供基准参考数据。进行总长度3300km的3条地球化学走廊带的实验与示范,采集各类代表性岩石样品5000件,进行元素和同位素测定,构建走廊带地壳地球化学模型、跨越不同大地构造单元的元素空间变化和大型矿集区成矿物质背景。为开展全国地壳探测工程奠定基础,并为最终建立"化学地球"进行技术准备和先导性实验。     

副热带东亚季风区一次穿透性对流过程影响下平流层成分变化的个例分析

穿透性对流是导致北半球夏季平流层低层南亚高压内水汽极值形成的重要机制之一,关于副热带东亚季风区穿透性对流是否对平流层低层水汽等物质分布存在影响目前尚不清楚。本文选取2016年的武汉暴雨事件,采用Cloudsat和Aura Microwave Limb Sounder（MLS）卫星数据,分析了东亚季风区的穿透性对流活动对上对流层/下平流层物质分布的影响。利用CloudSat卫星资料云分类产品和Aura MLS卫星数据联合分析武汉暴雨过程中捕捉到1次穿透性对流事件,该事件发生于2016年7月4日05时（协调世界时）的穿透性对流,中心位于海上梅雨带区域。分析表明,这次对流穿透事件对上对流层/下平流层物质分布有显著影响,穿透性对流活动影响到对流层顶以上的物质分布,具体表现是:首先,穿透性对流显著减少了局地对流层顶附近的臭氧含量,较之气候态对流层顶臭氧含量偏少32.53%;其次,穿透性对流能够增加局地对流层顶附近的水汽混合比含量,它通过更多的云冰粒子蒸发来增强局地平流层水汽含量,同时通过更强的垂直水汽输送来直接加湿平流层。此次穿透性对流事件对水汽变化影响较之对臭氧含量变化的影响更为显著,它使得对流层顶水汽混合比增加近乎一倍（98.15%）。因此,副热带东亚季风区的穿透性对流活动对于对流层向平流层的物质输送起着重要的作用。     

深对流云向平流层的水汽垂直输送问题研究进展

水汽是一种比CO₂温室效应更强的温室气体,在平流层中为光化学反应提供氢氧自由基,凝结成冰晶后还能为臭氧的消耗提供非均相化学反应界面,从而加速臭氧的消耗,因而对气候有重要影响.深对流云对水汽的垂直输送是平流层水汽的重要来源之一,因此研究深对流云向平流层的水汽输送可以为研究气候变化提供参考.回顾了近年来关于深对流云向平流层的水汽垂直输送问题的研究进展,包括水汽垂直输送到平流层的证据、穿透性深对流云的识别方法、水汽被深对流云垂直输送到平流层的机理以及穿透性深对流云对平流层湿度作用的影响因子4个方面,并进行了小结和展望.     

冬、夏季热带及副热带穿透性对流气候特征分析

文中利用热带测雨卫星 (TRMM) 搭载的测雨雷达 (PR) 1998~2007年的探测结果, 就热带及副热带地区穿透性对流的频次、条件降水强度及垂直廓线等特征进行了分析。研究结果表明: 深对流和穿透性对流都主要发生在热带辐合带 ( ITCZ)、南太平洋辐合带 (SPCZ)、亚洲季风区、20°N以南的非洲以及美洲等地区, 它们的空间分布具有明显的地域性和季节变化特征, 而且陆地深对流更容易发展成为穿透性对流, 但绝大部分地区的穿透性对流频次不超过0.2%。对穿透性对流条件降水强度的分析表明, 热带及副热带大部分地区的穿透性对流条件降水强度在10 mm/h以上, 且洋面的条件降水强度要比陆地大, 但由于其频次较小导致其对总降水的贡献并不大。尽管深对流和穿透性对流降水廓线的外形比较相似, 但相同的高度, 深对流的降水强度要比穿透性对流偏小, 而且这种差异随海陆和纬度的不同而有所区别。此外, 热带地区 (15°S~15°N) 冬、夏季深对流和穿透性对流降水廓线都只存在较小差异, 并没有显示出明显的季节变化。     

穿透性地球化学勘查技术在隐伏砂岩型铀矿调查中的应用研究

砂岩型铀矿是铀资源的一种重要矿床类型, 该类型铀矿一般形成于中新生代盆地当中, 常以盲矿、隐伏矿产出, 勘查难度较大。我国中新生代盆地面积广大, 因此寻找砂岩型铀矿的潜力巨大。目前, 砂岩型铀矿勘查主要以物探手段为主, 地球化学勘查手段未充分发挥其作用。本文在解释穿透性地球化学勘查技术铀矿勘查原理基础上, 重点列举了近几年在我国北方大型含铀盆地开展的技术试验和示范研究案列, 在此基础上对各种穿透性地球化学勘查方法进行了梳理。认为穿透性地球化学勘查技术在砂岩型铀矿勘查中可用于圈定远景区、靶区甚至定位矿体, 可在利用地物化综合信息找砂岩型矿中发挥其应有的作用。     

罗布泊湖相沉积物极化散射特性及其环境意义

通过对罗布泊古湖盆区域("大耳朵")湖相沉积物含水量与含盐量、介电性质、地表微地貌等理化参量的分析,本文提出了罗布泊古湖盆区域的散射过程与次地表散射结构;利用全极化测量技术(PolSAR, Polarimetric Synthetic Aperture Radar),本文对不同纹理区域进行了物理散射机制的定量化剖析,同极化相关分析与极化度推算结果表明整个"大耳朵"区域后向散射强烈,亮条带比暗条带的散射机制更为复杂,地表微地貌状态是造成"大耳朵"特征的表观原因.在此基础上,本文利用极化分解技术进一步分离不同散射机制分量,通过定量比较各部分贡献对于"大耳朵"特征的表征能力,提出次地表介质性质(如含盐量)是"大耳朵"特征的根本性成因,相关性可达0.784,同时分析了次地表高含水含盐湖相沉积物在SAR响应中的重要性及其与地表形态之间的动力学形成机制.最后,本文论证了合成孔径雷达(SAR, Synthetic Aperture Radar)在罗布泊地区的穿透能力,预示着SAR遥感技术在干旱区环境研究中的应用潜力.     

穿透性太阳短波辐射对混合层深度的影响

用数值方法研宄穿透性太阳短波辐射对混合层深度的影响时,有些学者人为地设定了风速和热通量。这种做法可能会出现风速和热通量数值不匹配的问题。为了弥补这一缺陷,本文采用国内外常用的块体公式计算热通量的方法来代替人为设置,并以北太平洋为例,研究了穿透性太阳短波辐射对海洋混合层深度的影响。结果表明:低风速(U10<10m／s),且海表短波净辐射处于40～200 W／m2时,穿透性太阳短波辐射对混合层深度影响很显著;高风速(U10>10m／s)和短波净辐射高值区(S*(0)>200 W／m2),穿透性太阳短波辐射对混合层深度的影响较小。     

基于CloudSat、FY-2E资料的中国海域及周边地区深对流和穿透性对流特征

深对流在地-气系统的物质和能量交换中起着至关重要的作用,伴随而来的暴雨、雷电、冰雹等天气会对人类社会产生影响。利用CloudSat/CALIPSO和FY-2E卫星观测数据,研究了中国海域及周边地区非穿透性对流（DCwo）及穿透性对流（CO）的海-陆分布、云顶红外亮温和云团特征（包括对流系统（CS）和对流单体（CC）的面积、活跃性对流比、偏心率、最低亮温、平均亮温梯度）。结果发现:穿透性对流比非穿透性对流的云顶红外亮温更低,垂直高度上的雷达反射率更高;从发生次数来看,非穿透性对流/穿透性对流在海洋比陆地多,低纬度比高纬度多,夏季比其他季节多,冬季海陆差异最大;从云顶亮温的分布来看,海洋比陆地、穿透性对流比非穿透性对流集中分布区间的亮温值更低,穿透性对流的分布区间比非穿透性对流集中;从云团特征来看,对流系统/对流单体的发生频率随面积的增大而降低,穿透性对流比非穿透性对流、海洋比陆地更容易出现较大面积的对流系统/对流单体,海洋穿透性对流的活跃性对流比相对较高;偏心率在0.5以上的发生频率较高,对流系统形状更偏向于圆形,在海洋上更加明显;穿透性对流在海陆上的最低亮温集中分布区间为190-195 K,比非穿透性对流的分布更集中,平均亮温梯度在0.1 K/km以下的发生频率较高。      

Laser Scanning的基本原理及其应用前景

首先介绍了激光测距仪的发展历程,针对应用领域的不同,分别对3维激光成像仪和机载/星载激光测高仪的测量原理进行了阐述,并分别介绍了两种激光测距仪的工作流程以及数据处理流程,最后对两种激光测距仪的应用范围进行了阐述,并把两种激光测距技术和普通摄影测量进行了比较,指出了激光测距技术相对于普通摄影测量的优点,即高精度性、穿透性、实时性.     

砂泥岩间互地层裂缝延伸规律探讨

目前裂缝预测主要集中在对开度、密度和发育强度等参数的半定量或定量化预测方面,对裂缝的延伸规律和穿透性研究缺少深入研究。针对这种情况,文中以天山山前某油田沙泥岩间互地层为例,采用应力场数值模拟法建立应力场与裂缝参数之间的定量关系,从而实现裂缝在沙泥岩间互地层中的的延伸规律与穿透性研究。模拟结果显示,越薄的砂岩层越容易产生构造裂缝,而砂岩厚度对砂岩中产生的裂缝在泥岩中的延伸长度影响很小,几乎可以忽略,且对延伸到泥岩中裂缝的孔隙度影响也不大,即不管泥岩上下砂岩层的厚度如何,延伸到泥岩中的裂缝孔隙度变化不大,均在038％左右;砂泥岩互层处裂缝在泥岩中延伸长度一般为15~2 m,当泥岩厚度为4 m左右时,砂岩裂缝恰好无法穿透泥岩,泥岩可作为有效的封盖层。