北极海冰薄冰厚度遥感反演模型的船测验证

利用美国科考船Sikuliaq在2015年10月至11月初在北极波弗特海区域获得的512处船测海冰数据,分别对三种不同雪厚参数的MODIS (Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)热力学反演冰厚模型、德国汉堡大学和不莱梅大学发布的SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity mission)海冰厚度产品进行精度验证。结果表明,将船测雪厚作为反演模型中的雪厚参数,得到薄冰厚度与船测薄冰厚度的平均偏差为0.02m,均方根误差为0.12 m,两者均为三种模型中最低而被认为是最优模型。不考虑雪厚的裸冰冰厚模型得到的薄冰厚度与船测薄冰厚度的相关系数为0.72,相关性最高但只适用于冰上无雪盖的情况。以经验雪厚关系推算出的雪厚参数加入反演模型中,得到的冰厚结果在研究验证中精度最不理想。另外,两种SMOS产品与船测冰厚的相关性与均方根误差结果优于MODIS反演结果,且不莱梅大学的SMOS冰厚产品精度更优。因此研究认为现有的MODIS薄冰厚度反演算法的反演精度有待提高,暂不适合作为评定其他薄冰厚度产品精度的标准,只能作为比较数据。     

泛北极地区多年冻土活动层厚度演变

深入理解泛北极地区多年冻土活动层厚度的演变, 对于全球碳通量模拟、气候变化预测及泛北极地区冻融风险评估具有重要意义。目前开展的泛北极地区多年冻土活动层厚度模拟与分析, 大多无法全覆盖或空间分辨率过低(25 km或是更大), 在景观尺度(公里级)上的多年冻土活动层厚度变化特征仍有待解析, 尤其是关键基础设施区的活动层厚度变化仍不清楚。本研究基于站点监测数据、MOD11B3地表温度数据、MCD12C1土地覆盖数据, 采用Stefan模型, 在公里级空间分辨率上模拟泛北极地区2001年—2017年多年冻土活动层厚度, 并解析泛北极地区及主要油气区多年冻土活动层厚度时空变化格局及主要原因。研究发现: 2001年—2017年泛北极地区约有78.4%的冻土区域多年冻土活动层厚度呈现增长趋势, 尽管全区多年平均的增长速率为0.22 cm/a (p<0.05), 但具有较强的时空差异性。显著增长区主要集中在加拿大西北部的落基山脉及劳伦琴高原一带以及俄罗斯中西伯利亚高原中部地区, 增加速率主要在0.5—1 cm/a；而减少区主要分布在加拿大的哈得孙湾沿岸平原、拉布拉多高原一带, 俄罗斯的东西伯利亚山地北部、中西伯利亚高原的北部、贝加尔湖以东区域和泰拉尔半岛一带。泛北极地区主要油气区多年冻土活动层厚度也以增加为主, 80%以上的油气区呈现增加趋势, 增长速率在0.1—0.7 cm/a。泛北极地区多年冻土活动层厚度变化与气温变化在空间上具有较好的一致性；积雪厚度与活动层厚度关系复杂；不同植被类型的多年冻土活动层厚度有所差异(林地>草地>稀树草原>灌丛), 且多年冻土活动层厚度变化与植被转化方向一致。该成果将有助于深入理解北半球高纬度多年冻土区冻融格局, 尤其可为冻土区的油气设施冻融风险识别与防控提供参考。     

基于PS-InSAR技术的黄土大厚度挖方区回弹变形规律分析

以陕北某湿陷性黄土大厚度挖方地基工程为研究对象，采用PS-InSAR技术对2018-10—2019-11间获取的16景TerraSAR-X卫星影像进行处理，获取了湿陷性黄土挖方区回弹变形信息，总结了大厚度挖方区时序回弹变形特征。结果表明，由于上部土体应力卸载，在开挖区域存在地基土回弹变形现象，选取的高密度PS点变形信息较好地反映了研究区的真实变形情况，回弹变形范围与开挖边界吻合，另外挖方厚度越大，土体开挖引起的回弹变形越大；在开挖完成后的1年监测时间内，回弹区变形量随时间呈线性变化，在最大开挖厚度处，产生最大回弹量为29.3 mm；此外，PS-InSAR技术监测到的变形量与实地水准结果吻合性较好，表明该技术在黄土大厚度挖方区回弹变形监测中具有较好的应用效果。     

基于黏聚力裂缝模型的反倾层状岩质边坡倾倒破坏模拟

反倾层状岩质边坡的倾倒破坏是一种常见的地质灾害。为探究开挖条件下反倾层状岩质边坡的倾倒破坏机制以及层间剪切强度、岩层厚度因素对破坏特征的影响，利用ABAQUS有限元软件，建立黏聚力裂缝模型（Cohesive Crack Model，CCM），基于连续-离散方法，经参数标定和对比，建立反倾层状岩质边坡CCM，采用开挖并增重的方式诱发边坡倾倒破坏。数值模拟结果与古水水电站坝前倾倒变形体离心模型试验结果基本一致，验证了CCM的正确性。进一步，基于以上参数及模型，研究了反倾层状岩质边坡的破坏演化过程和应力分布特征，并探讨层间剪切强度对边坡倾倒破坏特征的影响。结果表明:坡体前缘首先发生局部折断，后缘出现明显拉裂缝，反倾岩层由下往上依次折断直至倾倒体中部（一级破裂面）。随后，坡体前缘的表层岩层被挤出，形成二级破裂面，最后一级破裂面扩展至坡体后缘，形成连通宏观的破裂面。最后，二级破裂面扩展至坡体中部，边坡完全倾倒破坏；破裂面基本沿层间法向应力峰值位置连线发育；层间剪切强度对边坡倾倒破坏特征具有显著的影响，随着层间剪切强度的增大，岩层初始折断位置逐渐降低，垮塌范围逐渐减小，破裂面倾角增大；坡体层厚越大，一级破裂面分布越深，垮塌区范围越大，坡体滑动的整体性越强。研究成果可为反倾层状岩质边坡倾倒破坏的分析和监测提供有效计算方法及依据，为此类滑坡灾害的防治提供一定参考。     

基于IceBridge数据的南极别林斯高晋海的海冰厚度研究

海冰变化与全球气候、 生态系统和人类活动密切相关， 海冰厚度是海冰变化研究的重要参数之一。全面立体高精度观测海冰厚度的最有效手段是航空遥感， 而冰桥计划（IceBridge）是当前南北极最大的航空遥感工程。基于2009 - 2014年冰桥计划的激光雷达高程数据和数字测图系统相机光学影像对南极别林斯高晋海的海冰厚度进行研究， 并结合降雪量等气象数据探讨该区域海冰厚度变化的原因。研究发现该海域的海冰厚度在2009 - 2014年间整体呈微弱增长趋势（0.07 m·a^-1）， 但是在95%置信水平下不具有显著性。2009 - 2011年呈现先增加后减少的大幅度变化， 其中2010年达到极大值2.42 m， 之后开始缓慢增加。海冰厚度的年际变化与降雪和近地表温度等气象要素相关， 二者相比较而言降雪为主要影响因素。     

东海陆架盆地西部坳陷带中生界残留盆地分布特征与勘探潜力

东海陆架盆地发育在中生代晚期古太平洋板块俯冲背景下,是中国近海面积最大的中、新生代沉积盆地,目前的油气发现均来自于新生界,而中生界的分布特征及其资源潜力尚缺乏足够的认识。前人研究表明,东海陆架盆地西部坳陷带的中生界遭到后期不同程度的构造抬升和剥蚀,总体表现为残留盆地的分布特征;而东部坳陷带的中生界缺乏钻井直接揭示,受制于中深层地震的资料品质,识别难度较大。本文从东海陆架盆地西部坳陷带钻遇中生界的井震标定出发,通过区域地震剖面的中生界地震相分类和识别,划分了中生界侏罗系和白垩系的构造层序格架,梳理了中生界残留盆地的结构和平面分布特征,并结合基本石油地质条件分析,认为东海陆架盆地中生界具有不可忽视的勘探潜力。     

月球岩石圈弹性厚度研究进展

月球热演化研究需要丰富的月表热流数据.当前唯一的月表热流数据不完全可靠,单一数据也不足代表月球全球热流特征,通过月球岩石圈弹性厚度估算月表热流将会是有效的替代方案.针对弹性厚度估算的问题,概要回顾了以往估算的研究方法和成果,并对近年来利用重力地形导纳估算弹性厚度的理论方法进行了详细的介绍.近年来的研究结果表明月球全球岩石圈的Te可能较小,暗示月表地形形成于岩石圈冷却前较长的一段时间.个别研究成功地估算了个别质量瘤盆地的Te ,但大部分质量瘤盆地的较难估算,这不仅与质量瘤盆地复杂物理过程有关,还可能与岩石圈复杂的补偿机制有关.由于Te仅仅是岩石圈强弱的表征,不同研究方法得出的Te值存在差异是可能的.随着后续探月活动的开展,与国际社会合作布设月球热流载荷,结合后续研究对月球内部结构、月壳和月幔流变学特征的丰富认识,有望优化现有Te估算的理论与方法,进而为全球热流估算及热演化研究提供约束.     

金沙江白格滑坡残留体稳定性分析与防治对策

金沙江白格滑坡在经历了2018年10月和11月的2次滑动堵江后,在其后缘仍存在K1、K2和K3等3处规模较大的残留崩滑体,并有再次失稳堵江的可能。目前关于残留体稳定性的研究还存在较大争议,多从影响因素及成因机制等方面进行定性分析,其结果依赖于评价者的经验,差异较大。在野外调查的基础上,针对白格滑坡所在区工程地质条件及其残留体变形特征,选取坡高、坡度、坡面形态、临空面、地下水出露、裂缝发育和变形等7个因素作为评价因子,基于模糊综合评判模型,运用层次分析法对白格滑坡残留体进行分区稳定性评价,并提出相应的防治对策。评价结果表明:K1与K2残留体稳定性较差;K3残留体基本稳定,与实际调查状况较吻合。研究结果可为同类型滑坡的评价与防治提供参考。     

全球冰川冰厚度分布

瑞士等多国学者利用5个模式给出了南极和格陵兰以外全球大约21.5万个冰川冰厚度的估计。研究表明,这些冰川的总体积为(158±41)×10^3千米^3因为其中大约15%位于目前海平面之下,这些冰相当于(0.32±0.08)米海平面变化。     

博斯腾湖的湖陆风特征及其数值模拟研究

采用基本气象站和区域气象站观测资料分析了2013年6月至2014年5月期间博斯腾湖的湖陆风日变化特征和季节特征,进而通过中尺度数值模拟分析博斯腾湖湖陆风的发展过程及其与天山山谷风的相互作用。结果表明,博斯腾湖北侧湖风与中天山南侧谷风叠加效应造成局地环流增强,从湖岸到山体,叠加效应造成的局地环流最大振幅表现出增大、减小、再增大的特点;湖岸区域湖风开始时间与距离的关系不显著,当离岸距离增大到约20 km以上,距离每增加约6 km,湖风开始时间推迟1 h;湖北侧湖风锋穿透内陆距离比受天山主体影响较小的湖南侧远约11 km;随着湖北侧湖风锋向天山靠近,湖风与谷风耦合作用不断加强。