引入阵风效应对沙尘暴数值模拟影响的定量评估试验

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作者 马辉 孙谊媊 +5 位作者 傅慎明 常喜强 韩毅 李国庆 刘大贵 程瑜 《气候与环境研究》 北大核心 2025年第2期168-186,共19页

在干旱区、半干旱区及其周边地带,沙尘暴是一种重要的灾害天气。对于电力设施而言,沙尘暴常常会造成污闪、高压打火和线路跳闸,对电网的安全稳定运行构成严重威胁。提高沙尘暴数值预报的精度可以有效地降低电网运行的风险,显著地提升电... 在干旱区、半干旱区及其周边地带,沙尘暴是一种重要的灾害天气。对于电力设施而言,沙尘暴常常会造成污闪、高压打火和线路跳闸,对电网的安全稳定运行构成严重威胁。提高沙尘暴数值预报的精度可以有效地降低电网运行的风险,显著地提升电网应对沙尘天气的能力。本文基于一个之前已建立的中尺度沙尘预报系统,将阵风效应引入该系统的起沙方案(dust emission)中,从而使得起沙的物理过程更接近于我国北方的实际观测结果。为了评估引入阵风效应是否可以改善对沙尘暴的模拟,本文对东亚地区发生于2004年3月下旬的一次严重沙尘暴事件进行了数值模拟,并主要从3个方面对沙尘暴的预报结果进行了评估:(1)利用TOMS(Total Ozone Meteorological Satellite)气溶胶指数和台站观测(天气现象)评估了对沙尘暴水平范围的模拟,结果表明,本次沙尘暴事件中,除了小部分地区(塔里木盆地周边地区),引入阵风效应可以显著地提高对沙尘暴水平范围的预报精度,尤其是在我国的东北地区。(2)利用站点激光雷达观测数据评估了对沙尘暴垂直结构的模拟,结果表明,尽管沙尘暴的上边界高度存在高估现象,引入阵风效应有助于缓解对沙尘暴上边界高度的高估,并在一定程度上改善了对沙尘高浓度层位置的模拟。(3)利用多个地面站点观测的逐5分钟PM10(Particulate matter with particle size below 10 microns)浓度数据对沙尘暴随时间演变特征的模拟进行了定量评估,结果表明,在我国的大部分地区,引入阵风效应可以显著地提高对沙尘暴随时间演变的模拟精度。综合上述,对本次东亚地区的强沙尘暴事件而言,引入阵风效应可以显著地提升对沙尘暴多个关键属性的模拟水平。 展开更多

关键词 沙尘暴 起沙 阵风 电网 数值预报

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数值模式中对流与云参数化的回顾与展望

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作者 王勇 夏雯雯 +1 位作者 韩轶伦 张广俊 《气象学报》 北大核心 2025年第3期552-565,共14页

回顾了数值模式中对流与云参数化的发展历程。首先介绍了对流参数化的发展历程,包括早期的Kuo(郭晓岚)方案和对流调整方案,当前广泛使用的质量通量型方案和基于机器学习的方案,详细介绍了方案的研发和改进,以及这些方案对数值模式的改... 回顾了数值模式中对流与云参数化的发展历程。首先介绍了对流参数化的发展历程,包括早期的Kuo(郭晓岚)方案和对流调整方案,当前广泛使用的质量通量型方案和基于机器学习的方案,详细介绍了方案的研发和改进,以及这些方案对数值模式的改进效果。随后,探讨了云参数化方案的发展历程,介绍了云宏物理方案和云微物理方案取得的成果。最后,展望了未来对流与云参数化的发展方向,指出深度学习技术将在未来发挥重要作用,并提出了发展混合模型和多尺度气候建模方法的建议。限于篇幅,文中重点关注中国科学家及海外华裔科学家的相关成果。 展开更多

关键词 对流参数化 云参数化 机器学习

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中国高温、干旱及其复合事件的研究进展和展望 被引量：1

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作者 祝亚丽 刘洋 +5 位作者 孔祥慧 王晓欣 张梦琪 洪晓玮 陈活泼 孙建奇 《大气科学学报》 北大核心 2025年第1期26-36,共11页

干旱是全球最主要、影响最严重的气象灾害之一。随着全球变暖,干旱更易与高温同时发生,干旱与高温的正反馈过程导致极端事件持续更久、强度更强,形成高温干旱复合极端事件,对农业、生态环境等造成更为严重的影响。本文通过对中国高温、... 干旱是全球最主要、影响最严重的气象灾害之一。随着全球变暖,干旱更易与高温同时发生,干旱与高温的正反馈过程导致极端事件持续更久、强度更强,形成高温干旱复合极端事件,对农业、生态环境等造成更为严重的影响。本文通过对中国高温、干旱及其复合事件研究进展的回顾,总结了中国高温、干旱及其复合事件的变化事实,并对影响中国高温、干旱的关键因子及物理机制进行了梳理;指出了当前研究存在的不足,并提出系统研究海温-陆面-海冰-大气多因子、多过程协同影响中国复合高温干旱事件的必要性;最后,对当前高温干旱的预测现状进行了简要回顾,指出在系统认识复合高温干旱事件发生发展机制的基础上,亟须发展动力-统计相结合的方法,以提升其预测水平。 展开更多

关键词 热浪 干旱 极端事件 复合高温干旱事件 复合事件

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中国煤田构造研究的史实概览、主要进展与前景展望 被引量：1

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作者 曹代勇 琚宜文 +9 位作者 夏玉成 姜波 宁树正 魏迎春 王安民 李小明 占文锋 李焕同 王路 蔡卓程 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第5期1-23,共23页

【背景】煤田构造是煤田地质学的基础内容之一,中国煤田构造研究已有上百年历史,经历了探索、学习、创新的发展历程,取得众多研究成果,为保障我国煤炭长期稳定供应发挥了积极作用。在中国能源结构优化和煤田地质转型升级的时间节点,梳... 【背景】煤田构造是煤田地质学的基础内容之一,中国煤田构造研究已有上百年历史,经历了探索、学习、创新的发展历程,取得众多研究成果,为保障我国煤炭长期稳定供应发挥了积极作用。在中国能源结构优化和煤田地质转型升级的时间节点,梳理煤田构造研究的发展脉络,总结经验、思考新形势下的发展方向,无疑具有重要的现实意义和历史意义。【方法】基于文献分析并结合作者团队的长期科研实践,讨论煤田构造研究的学科性质,回顾国内外煤田构造研究历程,总结我国煤田构造研究所取得的主要成就,分析面临的问题和挑战,展望煤田构造研究的发展趋势。【进展和展望】体现中国特色的煤田构造理论和方法体系是广大煤田地质工作者学习国外先进地质科学理论,立足于我国煤田地质工作实践逐步建立起来的。近年来取得的重要成果包括:深化了对中国煤田构造特征和时空差异性的认识、煤田区域构造和煤盆地构造研究持续深入、构造控煤概念的形成与发展、煤田滑脱构造研究取得重大突破、煤变形–变质作用研究成果显著、煤系矿产的构造控制受到关注、矿井构造研究成为热点方向。我国煤田地质构造的复杂性决定了构造研究在煤炭资源勘查和开发中的重要作用,在今后若干年内,我国煤田构造研究将紧密追踪当代地质科技进展、面向国家和行业发展需求,深化和拓宽研究领域,坚持特色、突出创新,进一步完善和发展中国煤田构造理论与方法体系。 展开更多

关键词 煤田构造 构造控煤 史实概览 研究进展 前景展望

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IPCC第七次评估报告第一工作组“气候变化科学基础”大纲解读及启示

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作者 周天军 陈晓龙 +2 位作者 张文霞 江洁 胡帅 《气候变化研究进展》 北大核心 2025年第4期477-483,共7页

2025年2月,IPCC第62次全会审议通过了第七次评估周期(AR7)第一工作组(WGI)报告大纲,为后续组织编写第七次科学评估报告奠定了基础。主报告包括框架概要、当前状况和趋势、未来变化、支持应对的信息等四部分内容共10章。文中扼要介绍了... 2025年2月,IPCC第62次全会审议通过了第七次评估周期(AR7)第一工作组(WGI)报告大纲,为后续组织编写第七次科学评估报告奠定了基础。主报告包括框架概要、当前状况和趋势、未来变化、支持应对的信息等四部分内容共10章。文中扼要介绍了该报告所关注的当前状况和趋势、未来变化、支持应对的信息这三大领域的评估内容和要点。指出与第六次评估报告(AR6)相比,AR7 WGI的大纲结构具有三方面的新特点:一是篇幅大幅压缩,特别是关于地球系统变化过程理解的内容;二是高度关注排放情景与未来全球温升的关系、地球系统的突变、小概率-高影响事件和临界点等问题;三是加强了支持应对方面的信息评估,包括评估气候干预(包括过冲路径)下的地球系统响应。基于AR7 WGI报告大纲的启发,针对我国亟需加强的研究工作进行了讨论,包括加强针对未来排放情景的设计研究,加强区域气候变化研究的方法学和数据创新,加快能够支撑基于排放驱动的气候预估的地球系统模式的研发,加强针对气候稳定性、可逆性和临界点问题的研究,以及开展关于气候干预的影响评估等。 展开更多

关键词 IPCC 第七次评估报告 第一工作组报告大纲 气候状况 未来变化 应对信息

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通过钻孔应变高频记录直接研究动态应力变化:以一次土耳其M_(W)7.8地震为例 被引量：1

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作者 陈永前 李富珍 +2 位作者 任天翔 张怀 石耀霖 《地球物理学报》 北大核心 2025年第5期1866-1883,共18页

四分量钻孔应变仪作为超宽频地壳应变监测的重要手段,它可以直接记录由传入地震波引起的动态应变,并进一步计算出岩体中动态水平应力的变化幅值.2023年2月6日01:17:34 UTC土耳其发生了一次M_(W)7.8地震,位于山西北部的右玉台四分量钻孔... 四分量钻孔应变仪作为超宽频地壳应变监测的重要手段,它可以直接记录由传入地震波引起的动态应变,并进一步计算出岩体中动态水平应力的变化幅值.2023年2月6日01:17:34 UTC土耳其发生了一次M_(W)7.8地震,位于山西北部的右玉台四分量钻孔应变仪记录到了本次地震的波形数据.本文在该仪器以10 Hz采样率记录的应变地震波中,识别出了P波、S波和面波等不同震相,利用应力花瓣图法分析了远场动态应力变化特征.结果显示,面波振荡周期约为20 s,体应力振幅值为1.2 kPa,最大剪应力振幅值为3.6 kPa,在台站附近的口泉断裂(走向N35°E、倾角50°)断层面上库仑应力变化幅值接近1.5~2.0 kPa.虽然本次地震在口泉断裂断层面上产生的库仑应力变化量级较低,远未达到动态应力触发的阈值(0.01~0.1 MPa),实际该区域也的确未观测到任何地震被触发,但该研究方法为高精度钻孔应变的观测提供了定量分析动态应力波特征的可能性. 展开更多

关键词 直接记录 动态应力 四分量钻孔应变 远场动态触发

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东北冷涡影响低温的关键环流型及其机理

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作者 陈晨 谢作威 +5 位作者 肖天贵 成泽伦 布和朝鲁 李尚锋 杨旭 涂钢 《大气科学》 北大核心 2025年第2期477-490,共14页

东北冷涡常导致东北地区夏季低温冷害,给“东北粮仓”带来“哑巴灾”。本文利用欧洲中心第五代再分析资料,分析了1979~2021年初夏(5~6月)东北冷涡影响低温的关键环流配置及其形成和维持机理。结果表明:贝加尔湖地区和鄂霍茨克海上空的... 东北冷涡常导致东北地区夏季低温冷害,给“东北粮仓”带来“哑巴灾”。本文利用欧洲中心第五代再分析资料,分析了1979~2021年初夏(5~6月)东北冷涡影响低温的关键环流配置及其形成和维持机理。结果表明:贝加尔湖地区和鄂霍茨克海上空的高压脊与东北冷涡共同组成了典型的倒“Ω”环流型,有利于高纬度冷空气和高位涡向南侵入东北地区;鄂霍茨克海地区高压南侧的偏东风也进一步向东北地区输送冷空气,这两股冷空气共同造成东北地区异常偏冷。自东欧平原至贝加尔湖的“-+-”Rossby波列是东北冷涡的前兆信号,非绝热加热和摩擦作用促进了这一Rossby波列的发展。随后,Rossby波的作用起着主要贡献,它使高位涡不断南下并堆积,在东亚急流的正压变形作用下,形成深厚的东北冷涡。随着Rossby波能量向下游频散以及非绝热加热和摩擦的耗散作用,东北冷涡急剧减弱。而当贝加尔湖北侧地区出现准定常脊时,它切断了东北地区与高纬度的冷空气和高位涡的联系,Rossby波也难以使东北冷涡发展,因而对东北地区无明显低温影响。 展开更多

关键词 东北冷涡 低温 ROSSBY波 位涡收支 阻塞高压

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中南半岛夏季逐月降水年际变化的差异性特征分析

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作者 霍佳楠 任保华 +2 位作者 李超凡 周星妍 宋天元 《大气科学》 北大核心 2025年第4期1183-1194,共12页

本文主要研究了1979~2019年中南半岛夏季(6~9月)逐月降水的年际变化,发现不同月份降水呈现出明显的相互独立性。尽管夏季各月降水均受到来自热带太平洋的东风异常和来自印度洋的西风异常的共同影响,但各月引起这些环流异常的因子却明显... 本文主要研究了1979~2019年中南半岛夏季(6~9月)逐月降水的年际变化,发现不同月份降水呈现出明显的相互独立性。尽管夏季各月降水均受到来自热带太平洋的东风异常和来自印度洋的西风异常的共同影响,但各月引起这些环流异常的因子却明显不同。结果表明,热带西印度洋海温异常显著影响中南半岛6月降水,它通过影响辐合辐散环流来调节中南半岛附近的垂直运动,从而导致中南半岛降水异常。7月中南半岛降水与前冬热带中东太平洋地区海温异常联系紧密,前冬海温通过影响西北太平洋副热带高压活动来调节中南半岛降水。而8月降水主要受到同期热带西太平洋和海洋性大陆附近东西偶极型海温异常的影响,这些海温异常会通过引起局地Hadley环流异常和Rossby波来调节中南半岛降水。相对而言,9月没有对应明显的热带大尺度海温信号,但中南半岛的降水主要受到台风活动的重要影响,尤其是其东部沿海地区。本研究有助于深入认识中南半岛夏季各月降水年际变率,为中南半岛夏季降水气候预测提供科学参考。 展开更多

关键词 中南半岛 降水 年际变化 热带海气相互作用 环流异常

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利用滚石估算月球Finsen撞击坑区域的古月震震级

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作者 陶莎 朱伯靖 石耀霖 《地球物理学报》 北大核心 2025年第4期1221-1233,共13页

月球勘测轨道飞行器(Lunar Reconnaissance Orbiter,LRO)所拍摄的高分辨率照片显示月球Finsen撞击坑区域留有成规模的巨石从山坡上滚落的痕迹.现有研究认为浅源月震及陨石撞击都有可能是大量巨石滚落的原因.本文利用一个简单的二维模型... 月球勘测轨道飞行器(Lunar Reconnaissance Orbiter,LRO)所拍摄的高分辨率照片显示月球Finsen撞击坑区域留有成规模的巨石从山坡上滚落的痕迹.现有研究认为浅源月震及陨石撞击都有可能是大量巨石滚落的原因.本文利用一个简单的二维模型来模拟巨石贴坡面滚动的过程,并给出不同情况下巨石贴坡面滚落所需的临界峰值加速度(Peak Ground Acceleration,PGA).计算结果显示:在月震波的作用下,一些巨石在一个或多个周期内的反复晃动下会发生贴坡面滚动,使得巨石发生贴坡面滚落所需的月震波临界PGA与巨石尺寸、巨石初始位置的坡度、月震波的卓越周期及水平竖直峰值加速度之比等参数有关;另一些巨石只能以跃起的形式发生滚动.通过LRO拍摄的高分辨率照片可以判断滚石的滚落方式,再结合滚石大小及其周围环境,就可以估计该区域可能发生的月震震级下限.本文给出了不同情况下巨石发生贴坡面滚动所需的月震震级下限,并以Finsen撞击坑区域的滚石为例,对该区域历史月震震级进行初步估计. 展开更多

关键词 滚石 月震 峰值加速度 贴坡面滚动 跃起滚动

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松辽盆地中央坳陷区北部地压型地热资源成因机制及有利区预测

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作者 李潇 马麦宁 +3 位作者 朱传庆 付秀丽 唐博宁 苏杨鑫 《地球物理学报》 北大核心 2025年第1期164-181,共18页

地压型地热资源以其丰富的地热能量储备展现出巨大的开发和利用潜力,松辽盆地中央坳陷区北部具备形成地压型地热资源的地热地质条件,值得重点关注.本文基于实测岩石物性、试油温度、实测压力和流体地球化学等数据,分析了松辽盆地中央坳... 地压型地热资源以其丰富的地热能量储备展现出巨大的开发和利用潜力,松辽盆地中央坳陷区北部具备形成地压型地热资源的地热地质条件,值得重点关注.本文基于实测岩石物性、试油温度、实测压力和流体地球化学等数据,分析了松辽盆地中央坳陷区北部现今温度场和压力场特征,讨论了研究区地热资源的赋存特征,建立了地压型地热资源的成因模式,并预测了地压型地热资源有利区.中央坳陷区北部地压型地热资源成因机制为:深部热源热量向上传递,促进了有机质的生烃作用,烃类物质通过运移进入侏罗系-登娄库组、泉头组三四段和青山口组二三段-姚家组三套储层,随着埋深增加储层孔隙体积趋向于减小,但分别受上覆封闭能力较强的登娄库组二段-泉头组一二段,青山口组一段和嫩江组一二段三套泥页岩限制,地热流体排出受阻,从而形成了以高温高压和富集CH4为特征的地压型地热资源.松辽盆地中央坳陷区北部地压型地热资源勘探和开发的优选靶区为:齐家古龙凹陷南部的侏罗系-登娄库组、泉头组三四段和青山口组二三段-姚家组;大庆长垣南部的侏罗系-登娄库组和泉头组三四段. 展开更多

关键词 地压型地热资源 异常高压 成因机制 松辽盆地中央坳陷区

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面向风能开发利用的生成式风速短临预报算法

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作者 晁杰 王敬囝 +5 位作者 潘宝祥 陈权亮 肖子牛 郑越 张金满 赵增保 《气候与环境研究》 北大核心 2025年第5期512-524,共13页

通过结合历史数据和深度生成模型,提出了一种基于深度生成模型的风速预报方法,可以实现对目标区域的空间分布进行采样和模拟,从而更准确地引导预报结果,提高预报的准确性和可靠性。在河北地区风场短期逐小时预报的研究试验结果表明,结合... 通过结合历史数据和深度生成模型,提出了一种基于深度生成模型的风速预报方法,可以实现对目标区域的空间分布进行采样和模拟,从而更准确地引导预报结果,提高预报的准确性和可靠性。在河北地区风场短期逐小时预报的研究试验结果表明,结合SDEdit修正的U-Net预报模型相对于单独使用U-Net模型,在预报精度和准确性上具有显著提升,取得了更低的均方根误差和更高的异常相关系数评分,特别是在捕捉小尺度信息表现更为优异。这一发现对于提高风速预报的准确性和可靠性具有重要意义,并为未来类似预报模型的发展与改进提供了有益启示。 展开更多

关键词 风速预报 深度学习 生成模型

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重污染天气事件预报的目标观测:思考和展望

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作者 杨丽超 段晚锁 《气候与环境研究》 北大核心 2025年第5期595-606,共12页

以细颗粒物(PM2.5)和O_(3)为主的大气复合污染事件,是当前中国大气环境治理面临的重大挑战之一。实现大气复合污染物的精准预报,是科学治污、防污的关键基础。复合污染物浓度的预报尚存在很大不确定性,但常规观测难以满足其精准预报的... 以细颗粒物(PM2.5)和O_(3)为主的大气复合污染事件,是当前中国大气环境治理面临的重大挑战之一。实现大气复合污染物的精准预报,是科学治污、防污的关键基础。复合污染物浓度的预报尚存在很大不确定性,但常规观测难以满足其精准预报的需求。“目标观测”聚焦预报对观测的需求,是提高数值预报水平新的观测策略,已成功应用于高影响天气气候事件的理论研究与实际外场试验,显著提升了预报效果。与高影响天气气候事件预报的目标观测研究相比,重污染天气事件预报的目标观测研究起步较晚,尚未在外场试验中获得应用。本文回顾了高影响天气气候事件目标观测研究的进展,评述了目标观测策略在重污染天气事件研究中的应用,讨论了当前大气环境目标观测研究所面临的挑战以及未来研究的重点,最后展望了目标观测在提升大气复合污染物预报水平中的重要作用,以期为实现大气复合污染的精准治理提供科技支撑。 展开更多

关键词 初始误差 目标观测 可预报性 大气污染

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溶解性有机碳侧向输送对陆地碳收支的影响

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作者 王辰璞 谢正辉 +1 位作者 尤艳彬 刘娣 《气候与环境研究》 北大核心 2025年第3期347-358,共12页

基于改进的陆面过程模式CLM5.0进行数值模拟,揭示了1981~2013年期间全球总初级生产力(Gross PrimaryProductivity,GPP)和土壤溶解性有机碳(DissolvedOrganicCarbon,DOC)流失量的时空变化特征,评估了土壤DOC侧向输送对陆地碳收支的影响... 基于改进的陆面过程模式CLM5.0进行数值模拟,揭示了1981~2013年期间全球总初级生产力(Gross PrimaryProductivity,GPP)和土壤溶解性有机碳(DissolvedOrganicCarbon,DOC)流失量的时空变化特征,评估了土壤DOC侧向输送对陆地碳收支的影响。结果表明:全球土壤DOC流失量随时间呈现总体增加的趋势,多年平均值是458 Tg(C)a^(-1)。在全球大部分地区,土壤DOC侧向输送使得GPP和净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)减少,但在南美洲的西北部、非洲中西部的部分区域GPP和NPP则增加,这可能与径流量和DOC储量的增幅均小于GPP和NPP的增幅有关。总体而言,土壤DOC侧向输送会使全球多年平均GPP减少约8.61 Pg(C)a^(-1),NPP减少约7.28 Pg(C)a^(-1)。此外,多年来GPP的减少量随着土壤DOC流失量的增加有上升趋势,而NPP的减少量趋于稳定。GPP和NPP减少量的年内变化为5~7月上升,7~11月下降。 展开更多

关键词 陆面过程模式 碳循环 溶解性有机碳侧向输送 总初级生产力 净初级生产力

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郑州地区商代都邑夯土建筑材料研究 被引量：1

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作者 谷天旸 师东辉 +2 位作者 杨树刚 宋国定 张玉修 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第7期2078-2086,共9页

夯土建筑遗址是郑州地区商代考古的重要发现之一,为了解商代的建筑技术提供了实物证据,也蕴含着与社会组织、生产活动和文化现象相关的大量信息。以郑州地区商代都邑——郑州商城和小双桥遗址建筑夯土为对象,测定其硬度、孔隙度和界限... 夯土建筑遗址是郑州地区商代考古的重要发现之一,为了解商代的建筑技术提供了实物证据,也蕴含着与社会组织、生产活动和文化现象相关的大量信息。以郑州地区商代都邑——郑州商城和小双桥遗址建筑夯土为对象,测定其硬度、孔隙度和界限含水率指标,开展X射线衍射分析、X射线荧光分析、扫描电镜观察,深入了解夯土材料的主要元素组成、物理性质和力学性能等,分析夯土材料的成分特征,以及夯筑前后夯土内部结构、性质的变化特征和所反映的人类活动特点。结合样品的考古学背景信息,认为郑州地区商代都邑性遗址建筑夯土的夯筑质量较高,这一阶段的夯土建筑技术处于平稳发展期,其原材料大多取自遗址附近较为常见的黏质土壤。某些特定建筑类型或部位夯土样品的成分和性质呈现出显著差异,表明先民基于对区域环境和土壤特性的初步认识,在夯土原材料的选择和处理上可能与不同建筑类型、部位的功能需求有关。此外,在总结经验的基础上提出对夯土科技分析的思考与展望,为后续研究提供有益借鉴。 展开更多

关键词 商代都邑 夯土建筑 夯筑工艺 物理性质 化学成分

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基于有限元方法的热月震事件力学成因探讨

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作者 张君策 胡才博 石耀霖 《地球物理学报》 北大核心 2025年第5期1711-1729,共19页

前人基于Apollo计划数据,通过模式识别算法新发现5万余起热驱动的月震事件,也即热月震.深入研究热月震的力学成因可以深化人类对月表环境的认知,并为月球科研站的建设提供科学依据.目前对热月震事件的时空分布特征和力学成因相关的研究... 前人基于Apollo计划数据,通过模式识别算法新发现5万余起热驱动的月震事件,也即热月震.深入研究热月震的力学成因可以深化人类对月表环境的认知,并为月球科研站的建设提供科学依据.目前对热月震事件的时空分布特征和力学成因相关的研究相对较少,本文利用热-弹耦合的有限元数值模拟对此开展定量研究和讨论.考虑了影响月表温度的两个主要因素:月表吸收太阳光照的热量以及月球黑体辐射向外释放的热量,同时采用了非均匀分布的月岩和月壤热弹性参数,分别建立了月表两个不同尺寸的月岩模型,对热传导方程和弹性力学方程进行耦合求解,得到了一个完整月球日内月表月壤和月岩的温度及热应力的时空演化结果.结果表明,月球日出后,月岩温度迅速升高,容易引发月岩的压缩情况下的破裂;月球日落后,月岩温度迅速降低,有可能引发月岩的拉张破裂.这与前人观测到的一个完整月球日内日出和日落之后的两次热月震高峰时段相吻合.随着月表月岩尺寸的增大,其内部的应力也逐渐增大,导致其可能更容易发生破裂,更有利于月球热月震事件的发生.本文从岩石力学的角度对月球热月震事件的成因进行了讨论,认为月表月岩的热应力与光照阴影、岩性等密切相关,月球热月震事件呈现出空间分布的不均匀性. 展开更多

关键词 月表温度 热月震事件 热应力 热弹耦合 月岩破裂

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蛇纹石化对橄榄岩弹性波速和俯冲带水迁移的影响

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作者 管浩 马麦宁 +2 位作者 李潇 曾欢 毕亚楠 《矿物学报》 北大核心 2025年第2期251-263,共13页

橄榄岩在造山带和地幔中普遍存在,橄榄岩蛇纹石化是最重要的水岩相互作用之一,对橄榄岩的弹性波速具有重要影响。本文首先综述了近十年来有关橄榄岩弹性波速的实验和理论计算研究进展,包括温压条件、矿物组成及晶体优选取向等因素对橄... 橄榄岩在造山带和地幔中普遍存在,橄榄岩蛇纹石化是最重要的水岩相互作用之一,对橄榄岩的弹性波速具有重要影响。本文首先综述了近十年来有关橄榄岩弹性波速的实验和理论计算研究进展,包括温压条件、矿物组成及晶体优选取向等因素对橄榄岩弹性波速的影响,然后重点分析了蛇纹石化对纯橄岩和方辉橄榄岩弹性波速的影响,包括改变岩石的矿物组成,导致其弹性波速和密度明显降低,进而造成了俯冲带低速异常;而蛇纹石化对橄榄岩各向异性的影响比较复杂,与矿物的晶体优选取向有关,并且不同矿物组成的橄榄岩弹性波速在蛇纹石化过程中存在显著差异。本文最后探讨了橄榄岩蛇纹石化对地幔楔水含量估算和俯冲带水迁移的影响。 展开更多

关键词 橄榄岩 蛇纹石化 弹性波速 俯冲带

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基于高频导波波至的阿拉斯加俯冲带东端俯冲洋壳内中源地震位置与断层倾角精细测定

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作者 关啸宇 周元泽 《地球物理学报》 北大核心 2025年第4期1234-1245,共12页

俯冲洋壳内中源地震(70~300 km)的发生位置与俯冲洋壳脱水和矿物相变等因素密切相关,其震源机制受控于板片应力状态.美国地质调查局(USGS)提供的阿拉斯加俯冲带东端震源机制张应力轴(T轴)整体趋近于板片俯冲方向,表明板片拉力为主导应力... 俯冲洋壳内中源地震(70~300 km)的发生位置与俯冲洋壳脱水和矿物相变等因素密切相关,其震源机制受控于板片应力状态.美国地质调查局(USGS)提供的阿拉斯加俯冲带东端震源机制张应力轴(T轴)整体趋近于板片俯冲方向,表明板片拉力为主导应力.但Buzzard Creek和Jumbo Dome火山下方流体通道底部120 km深度处,地震事件的T轴与板片俯冲方向存在明显差异,这可能反映了俯冲脱水流体对板片应力状态的影响.为了探明该深度处的洋壳脱水边界及板片应力状态,本文利用2-D有限差分法和高频导波波至信息,基于2-D速度结构模型,对Buzzard Creek和Jumbo Dome火山下方120 km深度地震集群底部的4个邻近地震事件的震源位置和断层倾角进行了精细测定.结果显示,各事件的最佳震源位置可达俯冲洋壳6 km深度处且所有事件的发震断层均为正断层;多数事件的T轴和板片俯冲倾向间夹角为43°,意味着板片拉力并不占据主导.这表明:太平洋洋壳内的脱水边界至少深达6 km;板片在挠曲和伸展时形成的正断层可能因为板片脱水被重新激活;基于脱水脆化机制,含水流体促进了板片拉力释放和中源地震发生;含水流体和地幔流等的共同作用改变了板内应力分布状况,造成了120 km深度邻近事件的T轴方向不平行于板片俯冲倾向的现象.本文结果有助于深入理解中源地震成因、阿拉斯加俯冲带东端板片应力状态和俯冲脱水流体对板片应力的影响. 展开更多

关键词 导波 中源地震 震源重定位 板片应力

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基于布谷鸟算法的马尔可夫链蒙特卡洛反演方法

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作者 李进 张怀 石耀霖 《地球物理学报》 北大核心 2025年第4期1511-1520,共10页

由于地球物理重、磁、电、震等实际勘测数据不够完备,部分数据信噪比较低,使得传统的以吉洪诺夫(Tikhonov)正则化为基础的反演理论存在分辨率较低、适定性较差等问题.近年来,以贝叶斯(Bayesian)反演为代表的随机反演日趋成熟.该方法具... 由于地球物理重、磁、电、震等实际勘测数据不够完备,部分数据信噪比较低,使得传统的以吉洪诺夫(Tikhonov)正则化为基础的反演理论存在分辨率较低、适定性较差等问题.近年来,以贝叶斯(Bayesian)反演为代表的随机反演日趋成熟.该方法具备反演结果分辨率更高、全局收敛性更好、更易于与人工智能(AI)结合等优势,弥补了传统算法的不足.贝叶斯反演方法最主要的瓶颈在于马尔可夫链蒙特卡洛采样算法计算量大、收敛速度慢且不稳定.本文在贝叶斯反演框架下构建了地球物理反演的目标参数,利用数据与待反演参数之间存在的物理关系,基于马尔可夫链蒙特卡洛算法,引入布谷鸟算法优化采样,实现了对重力场和地震波平均速度的反演,并与传统反演方法进行了对比.结果表明,我们提出的方法比传统马尔可夫链蒙特卡洛反演方法具有更高的准确率、更快的收敛速度和更好的稳定性,为今后在地球物理反演中实现吉洪诺夫正则化与随机反演相结合的非线性反演理论提供了新思路和新途径. 展开更多

关键词 随机反演 贝叶斯反演 马尔可夫链蒙特卡洛算法 布谷鸟算法 重力反演 地震波反演

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基于小南海地震地质灾害的历史地震参数分析

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作者 龚丽文 张怀 +4 位作者 陈丽娟 王赞军 张秉诺 孙益星 柏昌云 《地质力学学报》 北大核心 2025年第3期345-360,共16页

小南海地震作为重庆地区震级最大的历史地震事件,其地震学参数解析对区域地震危险性评价及抗震设防标准制定具有重要科学意义。针对历史地震研究受限于观测资料缺失的瓶颈问题,文章提出了一种通过典型地震遗迹反演地震参数的方法,系统... 小南海地震作为重庆地区震级最大的历史地震事件,其地震学参数解析对区域地震危险性评价及抗震设防标准制定具有重要科学意义。针对历史地震研究受限于观测资料缺失的瓶颈问题,文章提出了一种通过典型地震遗迹反演地震参数的方法,系统重建了小南海历史地震参数。对地震地质灾害遗迹高精度遥感解译与现场调查的结果显示小南海地震触发的滑坡群具有显著近南北向优势展布特征,与历史记载的有感范围椭圆长轴方向近似一致,这指示该地震的发震构造可能为北北西向仰头山断层。通过地质灾害体的高精度遥感解译,获得滑坡朝向、堆积物的滑动方向和展布特征,研究发现多个滑坡体的堆积物都具有向南东方向运动特征,据此推断地震动力学过程以南东向错动为主。结合鲁甸地震的地质灾害分布特征与发震构造之间的关系,以及渝东南地震成因机理,研究成果论证了地震学参数的合理性。研究创新性揭示该地震具有“岩溶−构造”复合致灾机制:在北西—南东向构造应力持续作用下,沿断裂带或优势节理方向发育的串珠状岩溶洞穴形成天然弱化带,导致应力集中,发生左旋走滑兼逆冲性质的错动,最终引发兼具构造地震与岩溶塌陷特征的特殊震例。该成果为历史地震参数重建提供了“地质遗迹−动力学反演”新方法,对岩溶地区地震危险性评估具有重要指导价值。 展开更多

关键词 小南海地震 地质灾害 发震断层 动力学过程 地震成因机制

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实际地形面上的负荷重力效应近似计算

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作者 温志强 唐河 孙文科 《地球物理学报》 北大核心 2025年第2期444-455,共12页

在SNREI模型下,计算地表和内部质量负荷作用产生形变的负荷理论已得到充分研究.而实际地球不仅具有复杂三维内部结构,还具有复杂地表地形.因此,SNREI假设已不能满足地表重力观测中负荷重力效应计算的高精度需求,迫切需要发展考虑地形起... 在SNREI模型下,计算地表和内部质量负荷作用产生形变的负荷理论已得到充分研究.而实际地球不仅具有复杂三维内部结构,还具有复杂地表地形.因此,SNREI假设已不能满足地表重力观测中负荷重力效应计算的高精度需求,迫切需要发展考虑地形起伏的负荷理论.负荷重力效应包含质量源的直接引力效应g^(N)、地球形变产生的附加效应g^(E).本文给出实际地形面上计算直接引力效应的方法和公式,并近似考虑地球形变产生的附加效应.通过Green函数以及两个实例,对比了地形面上直接引力和附加效应的差异,证明了考虑地形对负荷重力计算的重要性.本文利用青藏高原地区1 km×1 km分辨率SRTM地形起伏模型,正演计算2002-2021年空间分辨率0.125°的地表质量长期变化引起的负荷重力效应.结果表明,在青藏高原南缘冰川亏损明显的区域,地形效应引起的负荷重力速率的最大差异达-1.8μGal·a^(-1),其绝对值是球模型下负荷重力(1.98μGal·a^(-1))的91%.此外,以一次强降雨对山洞中的超导重力仪的影响为例,发现使用考虑地形效应的负荷理论能使得原始重力残差数据的标准差由0.288μGal减小至0.076μGal,有效改正了降雨的干扰.本文结果强调了区域负荷重力效应计算中考虑地形起伏的重要性. 展开更多

关键词 实际地形 负荷重力效应 青藏高原 超导重力 强降雨

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