北京上空热层钠层的激光雷达观测

热层金属层位于电离层E层和F层的过渡区域,为研究105～200 km之间的中性和电离成分的相互作用过程提供了独特的示踪剂.为更好地了解热层金属层的来源和形成机制,本文基于北京延庆台站(40.42°N, 116.02°E)的高精度钠荧光共振激光雷达的数据,根据观测到的热层钠原子层的形态特征和出现规律等以及参考先前的研究报道,将该台站上空的热层钠层主要归类为四种：低热层突发钠层、天亮前热层-电离层钠层、午夜热层-电离层钠层和中纬度热层-电离层钠层.我们对最后一种热层钠层进行了仔细研究,基于2018—2020年415个观测夜共约3914 h的数据,找到了17个该事件(出现率仅4.1%,且多发于冬季).在14个完整事件中,仅约35.7%(5/14)的事件出现时间与附近地基台站观测到的电离层突发E层相似,但均早于电离层突发E层;剩下的9次事件与最近的突发E层的时间相差范围为2.5～8.6 h.因此,我们认为中纬度热层-电离层钠层与电离层突发E层相关性较弱,它应该有着其他可能的形成机制.     

北京延庆钠层上边界的平均特性研究

本文对北京延庆(116.0°E,40.5°N)钠荧光激光雷达2018年11月—2019年12月夜间的数据以1 h和1 km的时空分辨率进行了分析.获得了当地钠层上边界可达到的高度范围、其相应的季节变化、夜间演化等：延庆顶部钠层可达到110 km、120 km和130 km的概率分别为99.94%、84.46%和40.34%,由此得出,顶部钠层在大多数情况下可以达到120 km,突破了顶部钠层在105 km(或者110 km)的传统观点;上边界高度范围的季节变化规律为5—6月份最高,2—3月份最低;后半夜顶部钠层密度会有所增加.我们比较了偶发钠层、温度和流星注入与上边界高度范围的相关性,推测出偶发钠层对钠层上边界拓展有很大贡献,流星注入次之,温度影响最低.后半夜流星注入量增多跟此时顶部钠层密度增加有一定的相关性.对顶部钠层能够提高到120 km的这项研究,可以为拓展风温的探测高度提供理论依据.     

吹填土次固结系数影响因素的试验研究

围海造陆已成为沿海地区土地开发的重要手段,为解决吹填土地基过量的工后沉降问题,本文对自行配制的吹填土进行了一系列一维固结试验,探讨了不同加荷时间、加荷比、预压荷载大小对吹填土次固结系数的影响。结果表明: 加荷初期,加荷时间对次固结系数影响较大; 吹填土的主次固结划分与加荷比有关; 不同加荷比下的土样次固结系数的终值趋于相等; 次固结系数受预压荷载的影响,表现先增后减的变化规律,当固结压力等于先期固结压力时,次固结系数达到峰值。     

基于单齿侵入理论的牙轮钻头钻速方程

考虑井底水平地应力、钻井流体压力及地层孔隙压力,基于单齿侵入理论推导单齿侵入井底岩石的侵深公式,建立纯滚动锥形齿、楔形齿和滚动、剪切复合运动锥形齿等牙轮钻头的钻速方程.通过实验分析刃尖角、井底液柱压力对单齿侵入深度的影响,以及转速、轴向载荷对微钻头、牙轮钻头机械钻速的影响.结果表明:随着牙齿刃尖角的增大,锥形齿和楔形齿的侵深呈指数递减趋势;随着井底液柱压力的增大,牙齿侵入深度呈指数递减趋势,其中锥形齿降低速率大.在软到中硬地层中,牙齿侵入深度大,冲击侵入、回转剪切复合破岩方式的破岩效率高;在硬度地层中,牙齿侵入深度小,纯滚动冲击侵入破岩效率高.为分析实钻时牙轮钻头的机械钻速提供计算方法.     

煤层气井压裂裂缝导流能力实验

为了研究煤岩压裂后裂缝导流能力的变化特征,进行煤层气井压裂裂缝导流能力实验,分别考虑裂缝闭合压力、时间、铺砂浓度、煤岩天然裂缝及煤岩性质对煤岩压裂裂缝导流能力的影响.结果表明:裂缝闭合压力是影响煤岩裂缝导流能力的重要因素;在一定闭合压力下,裂缝导流能力随着时间的推移而呈现下降的趋势;高铺砂浓度下的导流能力明显高于低铺砂浓度下的;煤岩中天然裂缝对导流能力的影响不容忽视;在较高闭合压力作用下,支撑剂的嵌入和煤粉的产生对质软的煤岩裂缝导流能力伤害更为严重.煤岩裂缝导流能力表现出与砂岩裂缝不同的一些特征,在煤层气开发中需要考虑煤岩裂缝的特性,从而获得较高导流能力的煤层气井压裂裂缝.     

中纬度中间层顶钠原子密度高度分布的长期变化趋势研究(2010—2021)

中间层顶/低热层区域(the Mesosphere/Lower Thermosphere,简称MLT)的高度为70～110 km,为了研究这一区域对太阳活动的响应,本文以钠原子为示踪物,对北京延庆(116.0°E,40.5°N)钠共振荧光激光雷达2010年1月—2021年8月近一个太阳活动周期的数据进行了分析,发现钠原子柱密度的长期变化显著,与太阳黑子数的变化呈现出正相关趋势.延庆钠层质心高度的线性趋势在这期间总共上升了311.4±706.6 m,长期变化趋势并不显著.自2018年开始,半高全宽对应的高度范围出现了明显的增加,但是上边沿升高的幅度不大,目前受到广泛关注的热层金属层的观测与研究更依赖于激光雷达探测灵敏度的提升.     

子午工程二期漠河大气风温金属成分激光雷达钙原子初步观测结果

子午工程二期漠河(122°E,53°N)大气风温金属成分激光雷达利用高空大气金属层共振荧光散射机制探测80～120 km区域的金属层成分，并将这些金属成分作为示踪物去研究中高层大气的各种复杂的化学和动力学过程.子午工程二期漠河钙原子激光雷达采用的时间分辨率为1.1 min，空间分辨率为30 m.在这种高时空分辨率下，仍然得到了高信噪比信号.通过对2023年1月钙原子数密度随时间和高度的演化过程进行分析，发现背景层钙原子峰值密度达到了33.55 cm^-3左右，并且其突发层钙原子峰值密度可以达到约53.64 cm^-3；在与延庆(116.0°E,40.5°N)钙原子数密度的比较研究中，我们发现延庆的钙原子数密度小于漠河的钙原子数密度；在与国外台站钙原子观测的比较研究中，我们发现漠河钙原子数密度和德国Kuhlungsborn(54°N,12°E)台站的钙原子数密度接近，比法国的Observatoire de Haute Provence(44°N,6°E)台站的钙原子数密度大.在2023年1月12日至14日，我们观测到了钙流星尾迹，并且流星尾迹往往出...