日本东海、东南海、南海地震的联动性评估研究计划

为了防备在不久的将来有可能会发生的南海海沟特大地震，对东海、东南海以及南海3个地震之间的联动性进行评估是非常重要的。该研究计划是在20082012年间实施的文部科学省的委托研究项目。主要内容由南海海沟特大地震联动性评估所需的子课题：（1）调查观测领域和模拟领域；

非典型大西洋尼诺对中国东部前、后汛期降水的影响

采用1979—2020年共42 a的降水观测和再分析资料,使用多变量EOF、傅立叶滤波、线性回归、T-N波通量等方法,研究了非典型大西洋尼诺(Non-Canonical Atlantic Ni1o,NCA)对中国东部夏季前、后汛期降水的影响及物理机制。结果显示,NCA在前汛期引起中国南方降水增加,但在后汛期导致华南沿海地区降水减少而北方降水增加。这是由于在前汛期,NCA的暖海温异常位于热带北大西洋,可通过“风-蒸发-海表温度”正反馈引起拉尼娜,进而激发西北太平洋异常反气旋,其西北侧的异常西南气流有助于将暖湿水汽输送至我国南方,导致前汛期南方降水增加。在后汛期,NCA的暖海温异常南移至赤道大西洋,通过调节沃克环流增强拉尼娜,使得西北太平洋异常反气旋进一步增强并覆盖华南地区,导致华南降水减少而北方降水增加。此外,与NCA相关的东传罗斯贝波列在前/后汛期位于副热带/中高纬地区,其在我国东部引起的环流异常也有助于NCA在前/后汛期影响我国南/北方降水。

稻田花岗岩单轴拉伸强度和变形各向异性特征(英文)

为查明稻田花岗岩的强度及变形之各向异性特征,从同一个较大岩块试样的3个相互垂直的方向采制圆柱形拉伸试样,对此进行单轴拉伸实验。结果表明,稻田花岗岩的抗拉强度和变形常数随拉应力的作用方向不同而发生明显变化。在与rift面相垂直的方向拉伸时,其强度和弹性模量都明显小于其他方向。而且,实验结果也表明,抗压强度的各向异性程度比其他各种物性指标的各向异性程度都要大。此外,还设计了一个新的试件安装方式,能够在拉伸过程的任何一个中间阶段非破坏地取下试件以对其进行显微观察等。用此方法,成功地取下一个超过峰值强度且未完全拉断的试件,并切取内部的切片进行显微观察。结果表明,由拉伸所形成的花岗岩中的裂纹主要穿过矿物粒子内部,并不沿着粒子边界延伸。

基于岩芯非弹性应变恢复量测定的深孔三维地应力测试方法(英文)

虽然存在各种地应力测试方法,但并没有一个比较完善的方法测量较大深度条件下主应力的大小和方向。所以,在以科学研究为目的的钻井工程中,最好能够结合钻孔法和岩芯法得到三维地应力的大小和方向。叙述一个新颖而且有效的岩芯地应力测试法——非弹性应变恢复量测定法的基本原理、实验技术和基本操作程序;并给出其在科学钻探工程中的一个具体应用实例。测试结果表明,非弹性应变恢复量测定法对于测试三维地应力的主方向和估测主应力的大小有较大的实用价值。特别是在某些较大深度钻井的条件下,如在应力释放法及水压致裂法都无法实施,或者需要一些其他测试方法来补充一些不足或来增添其测试结果的可信度的时候,此方法的应用价值更高。

台湾岛以东黑潮热输运的季节及年际变化特征

黑潮热输运对我国沿海区域气候变化及海洋生态环境具有重要影响。基于JCOPE2(Japan Coastal Ocean Predictability Experiment 2)模式1993—2016年的高分辨率数值模拟结果,计算了通过台湾岛以东24°N KET(Kuroshio East of Taiwan Island)断面的黑潮热输运,分析了其季节及年际变化特征,结合ONI指数(Oceanic Nino Index)探讨了其与ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)事件的关系。研究结果表明, KET断面黑潮热输运具有显著的季节变化,春夏季较大,秋冬季偏小;年均值为1.98 PW(1 PW=1015 W),标准差为0.18 PW,热输运强年为1996—1997年和2015年,热输运弱年为2000年, 2002年和2013年。超强ENSO过程对黑潮热输运有显著影响。受超强厄尔尼诺事件影响,台湾岛以东黑潮热输运明显增加,热输运极大值超前ONI指数极大值约5~10个月。利用方差分析得到流速方差项对KET断面黑潮热输运总时域方差贡献最大,解释了热输运总方差最大值的77%,其次是温度与流速协方差项以及温度方差项,分别解释了热输运总方差的15%和6%。

利用显微X光CT对围压和孔隙水压条件下岩石试样的细微成像及其分析(英文)

为得到岩石试样在各种围压和孔隙水压条件下的成像并分析其变形,利用显微X光CT系统获得具有5μm高分辨率的三维图像。为此,设计和制造了一个可以对岩石试样同时加围压和孔隙水压的新型压力容器。用此容器,对高20mm、直径10mm的Berea砂岩及Noto硅藻泥岩试样施加静水压并使之变形。在各种围压和孔隙水压条件下,每隔15°测试其径向尺寸。试样的平均直径随着有效围压的增长而单调减小。在此,有效围压被定义为围压和孔隙水压之差。随着有效围压的增加,其直径的变化根据不同的方向而不同,即其变形的各向异性特征得到了证实。Noto硅藻泥岩试样的各向异性比最大,达8%。实验结果表明,此显微X光CT方法可用来测试在各种围压和孔隙水压条件下一般方法很难测得、小或不规整试样的变形。

吐噶喇海峡内潮的能量收支和大小潮变化

吐噶喇海峡是西北太平洋重要的内潮产生区域,该区域内产生的内潮对于东海陆架和西北太平洋的混合和物质输运有十分重要的作用。水平分辨率为3km的JCOPE-T(JapanCoastalOcean PredictabilityExperiment—Tides)水动力学模式的结果表明,吐噶喇海峡的内潮主要产生在地形变化剧烈的海山和海岛附近,其引起的等密面起伏振幅可达30m。吐噶喇海峡的内潮在垂直于等深线方向分为两支向外传播:一支向西北方向传播,进入东海陆架后迅速减小;另一支向东南方向传播,进入西北太平洋。吐噶喇海峡潮能丰富,其在约半个月内的平均输入的净正压潮能通量为13.92GW,其中约有3.73GW转化为内潮能量。生成的内潮能量有77.2%在当地耗散,传出的内潮能通量为0.84GW,主要通过西北和东南两个边界传出。该区域潮能通量有显著的大小潮变化,大潮期间输入的正压潮净能通量和产生的内潮能通量均约为小潮期间的2倍,但其主要产生区域基本不变,且内潮能量耗散比率均在产生的内潮通量的76%—79%。另外,内潮能通量的传播方向也没有发生变化,仍主要通过西北和东南两个边界传出。因此,大小潮的变化仅影响吐噶喇海峡处产生的内潮能量的大小,不影响其产生区域、传播方向和耗散比率。

海平面下降对日本海表层环流的影响

本文基于POM海洋模式,通过改变地形条件进行了不同海平面下的数值实验,探讨了日本海表层环流场对海平面变化的响应。研究表明:随着海平面的下降,日本海南部的对马暖流及其分支逐渐减弱,海平面降低至-90 m和-100 m时,对马暖流的东朝鲜暖流分支和日本近岸分支几乎消失;而日本海北部的寒流强度基本保持不变,仅寒流主轴位置逐渐向北移动。且海平面的下降使对马海峡流量逐渐减小,进而导致对马暖流的强度逐渐减弱,影响范围也不断缩小。研究结果对过去古海洋海平面变化过程中日本海表层环流的改变问题具有一定的参考和依据。