南海北部琼东南海域天然气水合物地球物理特征及运聚成藏模式

琼东南海域天然气水合物资源越来越受到关注,但是对其地球物理特征及成藏模式认识还不够深入。本文利用三维地震数据、多波束数据及海底取样结果综合分析了琼东南海域天然气水合物基本特征,并充分应用地震反射特征、振幅特征、频率特征、速度特征、叠前叠后属性特征等多种信息进一步刻画和深入分析了天然气水合物分布特点及其运聚成藏特征。研究表明,研究区两个钻探站位W08、W09钻遇天然气水合物地震信息存在一定的差异,其中W08站位天然气水合物下方流体运移通道呈强振幅“串珠”反射特征,与琼东南海域松南低凸起的冷泉地震反射特征类似,W09站位天然气水合物下方运聚通道表现为反极性及强振幅特征,与琼东南海域陵南低凸起“海马冷泉”特征类似。两个站位深水海底浅表层重力活塞取样均发现了贻贝异养生物等天然气水合物渗漏伴生产物,且最终钻探结果亦证实了两个站位第四系浅表层未成岩泥质粉砂或砂质沉积物中都富含天然气水合物,充分表明和揭示了冷泉渗漏系统及轨迹是天然气水合物藏存在的重要指示和标志。基于以上钻探结果及其地球物理探测信息分析,本文总结建立了研究区天然气水合物运聚成藏模式,提出了天然气气源通过气烟囱及断层裂隙等运聚系统向上运移至浅表层高压低温稳定带聚集,在形成天然气水合物藏的同时,亦存在通过运聚通道在海底浅表层发生流体渗漏的现象。总之,天然气水合物藏形成与气源供给尤其是浅表层运聚系统展布及其疏导富集作用密切相关。本研究对于加深研究区天然气水合物地球物理特征及运聚成藏模式认识,推动南海北部天然气水合物勘探开发具有一定的指导及参考借鉴意义。

基于光谱物理特征感知网络的DED稀释率监测

稀释率对激光能量沉积基体和熔覆层之间的冶金结合强度和成形精度至关重要.论文搭建了一套基于y-双通道光纤的DED过程稀释率实时监测系统.基于所采集等离子体光谱信号,提取基板和粉末关键代表元素谱线比表征稀释率变化.搭建光谱物理特征感知网络(Pi-LGNet),以光谱预处理信号和所提元素谱线等光谱物理特征作为双通道输入,实现了DED过程中稀释率的分类识别.结果表明,所提关键代表元素谱线比与稀释率具有强相关关系,所提Pi-LGNet网络模型准确率可达91.8%,消融试验和对比试验验证了该网络对光谱信号识别的优越性.

基于多物理特征的抓取检测方法

为解决在无约束、非结构化的多物体场景下对物体生成可靠抓取姿态的问题,提高机械臂在多场景下抓取检测的准确率,我们提出了使用场景的多物理特征进行抓取检测的评估方式,基于PointNet 网络提出了一种前置–后置联合网络抓取姿态估计算法,该算法利用多物理特征从目标点云中生成评估得到的置信度分数对场景进行进一步抓取检测得到可靠的抓取姿态。由于该抓取检测方法比以往的抓取检测评估更加细致,从而可以更好地从场景中得到精确的抓取姿态。实验结果表明:该算法在复杂的多物体场景中,能够生成有效的抓取姿态,且较同类型算法抓取成功率有所提升,能够应用于工业机器人的抓取任务。

祁连山冷锋过程中积层混合云微物理特征飞机观测研究

利用高性能空中国王飞机搭载的DMT(Droplet Measurement Technologies)探测系统,分析2020年6月15—16日祁连山地区两次冷锋过程前后积层混合云的宏微观特征。结果表明:冷锋前CIP(Cloud Imaging Probe)粒子平均浓度在10~1~10~2 L^(-1),PIP(Precipitation Imaging Probe)粒子浓度在10~2 L^(-1);CIP粒子数浓度随高度逐渐上升,降水粒子在7 300 m时浓度达到峰值后下降;平均粒子谱拓宽速率为3.5 mm·km^(-1),随着高度的下降而降低。冷锋前存在对流泡区域,对流泡内粒子浓度均高出对流泡外,粒子谱拓宽速率高出层云一倍。冷锋后大CIP粒子粒子浓度为10~2 L^(-1),降水粒子浓度为10~0~10~2 L^(-1),粒子谱拓宽速率为1.5 mm·km^(-1),较冷锋前粒子谱拓宽速率小1.7倍。锋前后粒子均呈现多峰型;锋前积层混合云云中对流泡内外谱型一致,云顶处对流泡内外峰值粒径不同。锋前云粒子形状为聚合状、枝状、柱状和不规则状,以聚合状为主;云内冰晶以凇附和聚合增长为主;对流泡内外在粒子形态上没有明显差异。锋后粒子形状以不规则粒子为主,云粒子增长形式以聚合增长为主,并伴有上层云向下层播撒大云粒子的现象。

2022年冬奥会期间北京一次强降雪过程平原和山区云微物理特征差异的数值模拟

本文运用WRF4.2中尺度数值模式模拟了2022年2月12~13日北京地区的一次强降雪过程,模式较好地再现了此次强降雪的时空演变特征。在此基础上,对比分析北部山区和南部平原地区动力、热力以及云微物理过程差异,探讨了复杂地形影响降雪的可能机制。结果表明:本次降水过程以固态降水为主,同时存在着显著的条件对称不稳定特征。模拟结果表明山区的降水要强于平原地区。山区和平原地区的动力和热力因子的对比分析表明,地形的存在使山区低层的散度、涡度以及垂直速度明显强于平原地区,位温扰动也更强,山区上空云体发展更为旺盛,且山区上空为水汽的汇区,水汽的相变过程更为活跃。山区和平原地区水凝物粒子虽然都以冰晶和雪两类粒子为主,但山区上空的冰晶和雪含量更多。降雪云内主要的水凝物转换过程为:冰晶的核化、冰晶的凝华增长、冰晶向雪的自动转化、雪收集冰晶增长、雪的凝华增长以及发生在近地层附近的冰晶和雪晶的升华过程。近地层水汽条件的差异使平原地区近地面附近冰晶和雪的升华过程更强。1.5 km高度以下近地层附近存在由云滴活化产生的过冷云水,过冷云水的存在一定程度促进了冰晶和雪的凝华增长,以及雪的凇附过程。

新疆红龙板椒物理特征及力学特性试验研究

针对目前辣椒机械化加工去杂效率低、易损伤等问题,对辣椒的物理特征及力学特性进行试验研究。以新疆红龙板椒为研究对象,通过物理特征参数测定及统计数据处理,获得板椒的主要物理参数及其相关性。试验测得辣椒果长为141.00 mm,椒果果径为18.35 mm,辣椒果柄长度为31.90 mm,辣椒果柄直径为5.97 mm,辣椒单果重为5.64 g。借助剪切及拉伸力学试验,获得辣椒柄及辣椒柄与辣椒蒂连接处的力学特性。在剪切试验中,辣椒柄的平均剪切强度为9.73 MPa,通过Design-Expert 12软件优化设计得到在剪切位置、果柄直径和加载速度分别为15 mm、4.5 mm、和200 mm/min时剪切强度最小为6.34 MPa;在拉伸试验中,辣椒柄的平均抗拉强度为5.13 MPa,通过Design-Expert 12软件优化设计得到在夹持位置、果柄直径和加载速度分别为55 mm、4.4 mm、和395.5 mm/min时抗拉强度最小为3.95 MPa。

青藏高原夏季一次冰雹过程的微物理特征

为提高青藏高原冰雹过程中降水特征的认识,利用雨滴谱数据并结合探空、雷达、FY-4A卫星和分钟降水资料,分析了2020年7月23日拉萨降雹过程的微物理特征。结果表明:在降水演变特征方面,雨量计分钟降水量与DSG5降水天气现象仪接近,但开始和结束时间、降水峰值及总降水量略有差异。此次过程中雨滴、冰雹的平均谱分布拟合曲线呈单调下降,雨滴谱符合Γ分布,雹谱符合M-P分布。降雹初期,降水粒子以小粒子居多,主要由雨滴下落中的蒸发所致;降雹后期,降水粒子谱宽变大,碰撞破碎和霰粒融化产生大量的小雨滴引起粒子数浓度剧增,数浓度增多和滴谱变宽导致雨强增大。冰雹的数浓度仅占总降水粒子数浓度的1.6%,但对地面降水量的贡献最大。根据观测,拟合得到冰雹平均末速度与直径的关系公式。

基于NPP/VIIRS数据的新疆夏季强对流云微物理特征及其区域差异

冰雹灾害是新疆地区主要灾害性天气之一,具有地域性强、次数多、灾情重等特点,开展新疆不同地区冰雹云微物理特征研究具有重要意义。利用2015—2021年新疆地区强对流天气过程及对应NPP/VIIRS卫星资料,采用卫星云微物理反演技术,定量分析了冰雹云和深对流云微物理特征,对比研究了南北疆冰雹云微物理参量差异。结果表明:冰雹云晶化温度(-34.0℃)较深对流云(-30.5℃)更低,深对流云顶高度更高,冰雹云顶存在砧状结构。北疆地区冰雹多发在6—7月,南疆集中在5—7月发生,降雹时刻主要分布在15:00—20:00,南疆冰雹出现在凌晨和上午的占比较北疆多;北疆和南疆降雹持续时间均值集中在12.60 min和12.27 min,冰雹最大直径均值分别为13.53 mm和12.80 mm,北疆冰雹云顶更高、降雹持续时间较长,冰雹直径更大,冻结温度比南疆更低。北疆和南疆冰雹云底温度和云底高度均值分别为5.15℃、1.96 km和4.85℃、2.19 km,北疆云底温度比南疆暖,云底高度比南疆低;云底平均上升速度南疆(2.07 m·s^(-1))是北疆(1.84 m·s^(-1))的1.13倍,北疆冰雹云平均厚度(8.90 km)比南疆(8.79 km)大1.25%;受人类活动和工业污染等因素影响,北疆冰雹云底云凝结核数浓度均值(396个·cm^(-3))比以农业为主的南疆地区(240个·cm^(-3))多65%,冰雹云底最大过饱和度均值分别为0.55%和0.85%。受强上升气流影响,云粒子增长时间短,各个增长带发展缓慢,无雨胚形成带。有针对性地提前在云中低层播撒吸湿性核,促使云底尽早形成暖云降水或提高冰晶繁生能力,在低于-5℃层附近过量播撒AgI冰核,争食云中过冷水,可达到增雨防雹的目的。

泰山一次强雹暴微物理特征双偏振雷达和雨滴谱观测分析

为了研究雹暴的微物理特征,利用双偏振雷达和雨滴谱仪探测资料,结合粒子相态分类算法,对2020年6月1日发生在泰山的一次降雹天气进行了分析,获得了雹暴云影响泰山站时附近区域雷达参量、水凝物粒子、降水粒子谱分布特征。研究表明:雹暴云前缘开始影响泰山站时,反射率因子(ZH)梯度大值区紧邻泰山站,与差分反射率(ZDR)弧位置大致重合,此处主要为大滴粒子,由上空霰粒子融化形成;雨滴谱为双峰结构,对降水贡献较大的为2~3 mm粒子。当雹暴云主体影响泰山站时,其前侧径向出现三体散射,上空出现悬垂回波,泰山站附近区域主要识别为雹粒子;泰山站南侧出现有界弱回波,该处辐合升运动增强,被ZDR大值半环绕,主要分布大滴与雹粒子,夹杂霰与湿雪粒子;归一化等高频率(CFAD)显示冰相过程增强;-10℃层以下雹粒子主要由-10~0℃层的霰粒子凇附上升气流携带的大滴与中小雨粒子形成,这些粒子无法下落碰并形成尺寸较大的降水粒子,雨滴谱变为单峰结构,对降水贡献最大的为14~16 mm粒子。雹暴云主体离开泰山站,CFAD显示冰相过程减弱,冰晶凇附过冷云滴转化成霰的效率降低,泰山站上空识别出大量的冰晶与干雪粒子,出现层状云降水特征;雨滴谱再次变为双峰结构,第二峰值为2~3 mm粒子,对降水贡献最大。

江淮气旋暴雪和海效应暴雪个例的微物理特征对比

利用雨滴谱等多源观测资料,对2023年12月山东江淮气旋暴雪和海效应暴雪的微物理特征进行了对比分析。结果表明:(1)相比于海效应暴雪,江淮气旋暴雪云系云顶高度较高,云顶亮温较低,对流强度较强。(2)江淮气旋暴雪的粒子数浓度高、粒子谱较窄、粒子体积较小、降雪强度较大;海效应暴雪的粒子数浓度低、粒子谱较宽、粒子体积较大、降雪强度较小。(3)江淮气旋暴雪的粒子下落末速度以单峰型为主,海效应暴雪则多为双峰型;江淮气旋暴雪的粒子下落末速度及其谱宽均大于海效应暴雪。(4)江淮气旋暴雪含有较多的霰粒、冰粒、雪花,海效应暴雪则以雪花及其聚合体为主。(5)两次暴雪的等效反射率因子(Z e)-降雪强度(I s)关系有较大差异。在降雪强度相同时,海效应暴雪的Z e更大。

柴达木盆地北缘砂岩型铀矿目标层地球物理特征与找矿预测

柴达木盆地北缘地处柴北缘坳陷构造带,区内砂岩型铀矿成矿条件优越,具有较大的铀成矿潜力。文章基于铀矿地质条件,综合利用测井、能谱测量、活性炭、可控源音频大地电磁方法(Controlled Source Audio Magnetotelluric,CSAMT),总结目标层岩石物性、区内放射性特征,且选择典型剖面进行CSAMT实测,针对柴北缘铀成矿环境地球物理特征进行研究分析,并进行找矿预测。研究结果表明:区内目的层上干柴沟组骨架砂体发育较好,泥-砂-泥三元结构反映清晰,岩石物性变化明显,目的层灰色还原砂体(细砂岩、粗砂岩)中铀背景值高;典型剖面特征显示,区内呈现高铀、高钍、低钾的放射性特征,而铀矿化所赋存的目标砂体一般呈中高阻特征。文章根据地质-地球物理响应特征推断,区内电性剖面上中高阻电性层和地表目的层放射性异常之间、铀异常带局部膨大部位为找矿的有利部位,为柴北缘砂岩型铀矿勘查提供重要技术参考。

一次典型西南涡降水的垂直结构和微物理特征研究

为进一步认识西南涡降水的影响,利用2020年8月11日全球降水测量卫星(GPM)星载双频雷达(DPR)探测资料,结合欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料、地面自动站资料和FY-2G卫星资料,对一次典型西南涡降水的垂直结构和微物理特征进行研究。结果表明:此次过程由高原涡诱生出西南涡导致,盆地西部整体位于槽前正涡度区域,受偏南暖湿气流的控制。此次西南涡降水表现为混合性降水,即片状的层云降水中混入块状的对流降水。雷达测量的雨顶高度与降水的大值区相对应,反应出上升对流强烈。雷达的观测结果表明,两类降水的垂直结构和微物理过程有显著差异。对于层云降水,其垂直尺度较大,其回波强度、数浓度、粒径及降水强度整体随高度下降而增大,雨滴谱分布更集中,以浓度略低的中小雨滴为主。冻结层以上,凝华、碰并等效率较低且缓慢;冻结层以下,以碰并过程为主。而对流降水的垂直尺度更大,粒径大且浓度高,导致回波强度和降水强度较大,以浓度较高的中大雨滴为主。冻结层以上,有快速的冰晶增长及活跃的冰相过程;冻结层以下,以碰并和破碎为主,效率强于层云降水。

山西中部一次积层混合云降水微物理特征

基于2011年5月9日山西中部一次积层混合云降水的飞机探测和地面雨滴谱观测资料,分析空中云系微物理参量的垂直分布、冰晶形态及演变和地面降水的微物理特征。结果表明:积层混合云为冷云结构,垂直分布不均匀,云中过冷水较为丰沛,对流泡的存在造成云内不同区域云水含量不均匀。云滴的凝华增长导致5.3 km处大云粒子和降水粒子数浓度明显增加。小云粒子谱分布以单峰型为主,峰值直径主要在5~6μm或9~10μm,大云粒子谱分布呈多峰型,不同高度处变化较大。观测到的冰晶形态包括板状、针柱状、柱帽状、辐枝状和不规则形状,4.9 km处受聚合和淞附过程的共同影响,辐枝状和针柱状冰晶增多,在4.1 km处融化层附近淞附状冰晶明显增加。地面降水受到雨滴谱仪布设位置的影响,其微物理结构主要呈现层状云降水的特征。

山东沂南东汶河地区侵入岩地球 物理特征及金刚石找矿前景浅析

以往在山东沂南东汶河地区发现钾镁煌斑岩赋存,并获取金刚石颗粒及金刚石指示矿物,但该区第四系覆盖较广,地表地质调查很难查明煌斑岩的分布及赋存特征;本文针对沂南东汶河地区,利用岩矿石之间的物性差异,结合重、磁场特征优选靶区,通过综合地球物理勘探圈定物探异常,选取部分异常开展验证,基本了解了该区煌斑岩的分布及深部特征;根据区域地质、地球物理特征结合验证成果,分析了沂南东汶河地区金刚石找矿前景,对指导该区金刚石找矿具有重要意义。

四川太和钒钛磁铁矿区地球物理特征及其找矿意义

本文以四川太和钒钛磁铁矿区地质成矿特征为研究背景,以高精度航磁数据为研究基础,辅以区域重力数据,结合实测岩(矿)石物性资料,对已知铁矿及其周边地区的地球物理特征进行研究分析,优选M47、M47-1、M47-2、M47-3、M47-45处异常。5处异常地质成矿环境较好,地球物理特征明显,磁场上表现为椭圆状、似椭圆状局部升高正磁异常,在重力垂向二阶导数场中反映为鼻状突起、似椭圆状局部重力高值异常;依据物性资料,钒钛磁铁矿和辉长岩(含矿)磁性最强、密度最大,可引起明显的高磁、高重异常;结合地面踏勘结果,认为M47航磁异常与已知矿体有关;M47-1、M47-2为隐伏基性侵入岩(含矿)引起,利用GeoProbe软件和GMVPS软件进行2.5D反演,估算资源量约为4.69亿吨,具有一定的找矿潜力,值得进一步深入工作;M47-3、M47-4两处异常范围内可能存在隐伏的磁性矿体,并具有一定的埋深,应予以重视,建议在异常范围内开展地面三级查证工作,寻找与基性侵入岩相关的钒钛磁铁矿。

基于飞机探测的陕西及周边地区结冰云层微物理特征分析

2021年,在陕西及周边地区利用国王350飞机开展了21次自然结冰资源探测试验,通过对CCP机载探测数据的研究,分析了结冰云层的微物理特征,并对运输类飞机适航标准CCAR-25部附录C包线的符合性进行了评估。结果表明:2021年自然结冰资源探测试验期间,在结冰云层内部,90%的液态水含量(liquid water content,LWC)小于0.15 g/m^(3),约一半的结冰遭遇样本LWC低于0.07 g/m^(3);中值体积直径(median volume diameter,MVD)约85%的样本落在10~25µm范围内,LWC大于0.2 g/m^(3)的样本主要出现在MVD为18~22µm之间;环境温度(outside air temperature,OAT)最常出现在-6~-4℃范围内,占结冰总暴露距离的47%。同时,在-10~0℃范围内的结冰遭遇样本中,97.3%的样本附录C包线符合性低于40%,在-20~-10℃范围内的结冰遭遇样本中,91.7%的样本附录C包线符合性低于40%。虽然陕西及周边地区具备一定条件的结冰气象环境,可满足试验机在结冰云层内进行盘旋飞行,以保证获得足够的结冰飞行时间或结冰厚度,但与CCAR-25部附录C规定的连续最大结冰包线还有差距。如果要覆盖全年的结冰气象条件,则CCAR-25部附录C温度与海拔高度的包线还需要考虑夏季、秋季的数据做进一步优化。

北苏拉威西Bangka岛铁矿勘查区地球物理特征及找矿方向预测

该研究以区内已知矿化点为基础,以磁法地球物理勘查为工作手段,通过1∶1万磁法地球物理勘查并根据勘查区的地球物理特征,最终圈定16个异常区;以16个异常区为重点研究对象,并选取了重点异常区内的磁法剖面进行了2.5维的反演,最终对矿体的形状、规模及埋深进行了预测,指明了下一步的找矿方向。

利用深度学习与物理特征预测仪器地震烈度

快速准确地预测记录台站的仪器地震烈度,并在地震预警过程中向潜在用户提供及时和准确的警报至关重要.本文提出了一种结合深度学习和物理参数特征的算法,用于更可靠地预测仪器地震烈度.收集并处理了2001—2021年日本K-NET和KiK-net强震仪台网记录的3386次地震事件作为研究样本.对这些地震事件进行截取、基线校正、质量筛选等预处理,共得到25714条三通道地震波形.使用18000条地震记录(90%训练,10%验证)构建了一个窗长为3秒的仪器地震烈度预测模型(CNN-PP),并对7714条地震记录进行了测试.结果表明,CNN-PP模型在预测仪器地震烈度方面优于传统的单一特征参数方法.此外,离线震例测试结果显示,CNN-PP模型的报警成功率达到95.03%,没有出现误报情况,为解决地震预警仪器地震烈度的测定提供了一种潜在方法.

不同林分密度华北落叶松人工林土壤水分物理特征研究

为了探究不同林分密度华北落叶松人工林土壤水分物理特征,本研究以关帝山华北落叶松人工纯林为研究对象,选取3种不同林分密度人工林(低林分密度700株/hm^(2)、中林分密度1500株/hm^(2)、高林分密度2500株/hm^(2)),采用样地调查和室内分析手段,分析土壤水分物理特征。结果表明:中林分密度华北落叶松人工林土壤容重、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、土壤总孔隙度、土壤最大持水量、最小持水量和毛管持水量均高于低林分密度和高林分密度。不同林分密度华北落叶松人工林土壤水分物理特征之间表现出明显的相关性。当林分密度在1500株/hm^(2)左右时,更有利于华北落叶松发挥其水土保持价值。

青藏高原东北部祁连山一次降水层状云微物理特征的飞机观测研究

位于青藏高原东北部的祁连山是石羊河、黑河和疏勒河等多条重要河流的发源地,云微物理特征对于了解该区域大气降水形成过程具有重要作用,但关于祁连山地形云的飞机观测研究很少。本文利用青海省人工影响天气办公室空中国王-350飞机观测数据,分析研究了祁连山2020年8月16日的一次降水层状云的微物理特征。研究表明:祁连山地区此次降水层状云的形成,与偏南气流由低海拔河湟谷地区向高海拔山区运动过程中受地形强迫抬升过程密切相关,云中过冷液态水含量最大值为1.13 g m-3。低海拔山区和高海拔山区的云物理特征有明显差别,低海拔山区由于水汽相对丰富,地形抬升形成的过冷液态水含量较高。山区不同高度粒子形成机制存在显著差异:5600 m(-5.1℃)层过冷液态水含量较高,冰粒子主要通过凝华、聚并生长,也存在弱凇附过程;6560 m(-9.9℃)层存在大量聚合状冰粒子,粒子谱拓宽明显,凝华和聚并过程起主导作用;7850 m(-17.0℃)层基本为冰粒子,存在大量枝状冰粒子聚合体,说明冰粒子以凝华和聚并生长为主。