Numerical Simulation of Magnetic Reconnection Driven by the Laser Helmholtz Capacitor-coil Targets     

XU Shan-shan  MEI Zhi-xing  ZHONG Jia-yong  LIN Jun 《Chinese Astronomy and Astrophysics》2021,45(2):131-146

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Thresholds for post-wildfire debris flows: Insights from the Pinal Fire,Arizona, USA     

Carissa A. Raymond  Luke A. McGuire  Ann M. Youberg  Dennis M. Staley  Jason W. Kean 《地球表面变化过程与地形》2020,45(6):1349-1360

Wildfire significantly alters the hydrologic properties of a burned area, leading to increases in overland flow, erosion, and the potential for runoff-generated debris flows. The initiation of debris flows in recently burned areas is well characterized by rainfall intensity-duration (ID) thresholds. However, there is currently a paucity of data quantifying the rainfall intensities required to trigger post-wildfire debris flows, which limits our understanding of how and why rainfall ID thresholds vary in different climatic and geologic settings. In this study, we monitored debris-flow activity following the Pinal Fire in central Arizona, which differs from both a climatic and hydrogeomorphic perspective from other regions in the western United States where ID thresholds for post-wildfire debris flows are well established, namely the Transverse Ranges of southern California. Since the peak rainfall intensity within a rainstorm may exceed the rainfall intensity required to trigger a debris flow, the development of robust rainfall ID thresholds requires knowledge of the timing of debris flows within rainstorms. Existing post-wildfire debris-flow studies in Arizona only constrain the peak rainfall intensity within debris-flow-producing storms, which may far exceed the intensity that actually triggered the observed debris flow. In this study, we used pressure transducers within five burned drainage basins to constrain the timing of debris flows within rainstorms. Rainfall ID thresholds derived here from triggering rainfall intensities are, on average, 22 mm h⁻¹ lower than ID thresholds derived under the assumption that the triggering intensity is equal to the maximum rainfall intensity recorded during a rainstorm. We then use a hydrologic model to demonstrate that the magnitude of the 15-min rainfall ID threshold at the Pinal Fire site is associated with the rainfall intensity required to exceed a recently proposed dimensionless discharge threshold for debris-flow initiation. Model results further suggest that previously observed differences in regional ID thresholds between Arizona and the San Gabriel Mountains of southern California may be attributed, in large part, to differences in the hydraulic properties of burned soils. © 2019 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

Fe₃O₄/Mg(OH)₂复合材料的制备及形貌控制          下载免费PDF全文

韩文生  李丽娟  宋富根  时东  张禹泽  李娜  郭凡 《盐湖研究》2020,28(3):93-98

通过种子沉积法制备出Fe_3O_4/Mg(OH)_2复合材料并进行XRD、SEM测试分析。探究了氨水的浓度与加入速度、搅拌速度及等因素对磁性复合材料形貌的影响。氨水浓度与注入速度的降低,对氢氧化镁基体形貌的影响是相同的,但要使合成磁性复合材料形貌和四氧化三铁粒子在氢氧化镁中分散性均匀,应控制氨水浓度(ω=2.5%)或加入速度在一个合理的较低值。  相似文献   

矿物组分对龙马溪组页岩动、静态弹性特征的影响          下载免费PDF全文

王斌  邓继新  刘喜武  潘建国  王佳庆  肖顺垚 《地球物理学报》2019,62(12):4833-4845

龙马溪组页岩是目前国内页岩气勘探的主要层位之一,其静态弹性性质是影响压裂效果的重要因素,而动态弹性性质则是页岩"甜点"地震预测的重要基础.但对龙马溪组页岩动、静态弹性特征相互关系及其影响因素缺少对比研究,致使运用动态弹性性质进行"甜点"预测时存在不确定性.在对龙马溪组页岩样品系统动、静态性质联合测量基础上,分析了页岩样品动、静态弹性性质的变化规律,并讨论了成岩作用与动、静态弹性性质变化规律的因果关系.研究结果表明,龙马溪组页岩上下两段成岩过程存在明显差异,致使上段页岩在结构上表现为以塑性黏土颗粒作为受力骨架,而下段页岩在结构上逐渐转变为脆性石英颗粒作为受力骨架.页岩岩石结构特征的变化控制了动、静态弹性特征的整体变化规律,表现为动、静态杨氏模量、峰值强度等随石英含量的增大表现出近似"V"型的变化形式,而与钙质含量变化呈现正相关关系,与黏土含量变化表现出负相关性.上段页岩宏观力学性质受微观石英+黏土颗粒集合体弹性性质控制,应力应变曲线表现出明显塑性段,动、静态杨氏模量比大于1.4,破裂易于发生在黏土与石英颗粒边界形成宏观单剪型破裂模式,样品脆性低,且脆性变化不受石英含量的影响.下段页岩宏观力学性质受微观石英颗粒集合体弹性性质控制,应力应变曲线表现为弹性变形,动、静态杨氏模量比小于1.4,破裂发生在石英颗粒内部形成宏观劈裂型破裂模式,样品脆性高,且脆性变化与石英含量呈明显正相关关系.研究结果可为龙马溪页气储层的测井解释和地震"甜点"预测提供依据.  相似文献   

考虑土体性质的黄土震陷灾害区域性特征          下载免费PDF全文

许书雅  王平  王会娟  于一帆 《地震工程学报》2020,42(5):1194-1201

本研究在通渭、兰州、西吉、宝鸡、西安等多个西北典型黄土震陷灾害场地获取原状土样，通过对密度、含水率、孔隙比、塑液限等物理指标的测试，分析其与土体震陷性的关系；通过动弹性模量和阻尼比、动强度、震陷等室内动力特性试验，并结合大量前人研究资料，分析土体性质对岩土震陷灾害的区域性影响。结果表明：1）震陷系数与单一土体物性参数呈正相关或负相关关系，六盘山以西和以东的黄土震陷特性反映了明显的地区变化规律，在相同地震荷载作用下震害东轻西重；2）随着时间的推移，人类的活动增加，改变了土的含水率，导致土体上覆压力增大，在上覆压力的作用下，土体的初始孔隙数量有所减少，其固结程度越来越好，宏观表现为土体的易损性即震陷性减小。  相似文献   

Turbulence Diffusion and Energy Spectrum Analysis of Large-scale Current Sheets in Flares     

《Chinese Astronomy and Astrophysics》2021,45(4):470-493

Magnetic reconnection (MR) is one of the most important physical processes for many dynamical phenomena in the universe. Magnetohydrodynamical (MHD) simulation is an effective way to study the MR process and the physical pictures related to the MR. With different parameter setups, we investigate the influences of the Magnetic Reynolds number and spatial resolution on the reconnection rate, numerical dissipation, and energy spectrum distribution in the MHD simulation. We have found that the magnetic Reynolds number $R_m$ has definite impact on the reconnection rate and energy spectrum distribution. The characteristic time for entering into the non-linear phase will be earlier as the Reynolds number increases. When it comes to the tearing phase, the reconnection rate will increase rapidly. On the other hand, the magnetic Reynolds number affects significantly the Kolmogorov microscopic scale $l_{\mathit{ko}}$, which becomes smaller as $R_m$ increases. An extra dissipation is defined as the combined effect of the numerical diffusion and turbulence dissipation. It is shown that the extra dissipation is dominated by the numerical diffusion before the tearing mode instability takes place. After the instability develops, the extra dissipation rises vastly, which indicates that turbulence caused by the instability can enhance the diffusion obviously. Furthermore, the energy spectrum analysis indicates that $l_{\mathit{ko}}$ of the large-scale current sheet may appear at a macroscopic MHD scale very possibly.  相似文献   

塔里木盆地南缘8.5 ka以来的黄土岩石磁学特征及其磁化率变化机制          下载免费PDF全文

吕爽  韩文霞  张涛  韩凤清  卢胜城  马学海  张志高 《地球物理学报》2019,62(8):3053-3066

黄土岩石磁学参数是古气候研究中的重要指标，其中磁化率应用最为广泛，并在黄土高原地区取得重大进展，其受控于成壤作用的变化机制也被普遍接受.然而在黄土高原外缘的新疆地区，磁化率的变化机制仍不明确，导致磁化率的古气候意义在该区存在较大争议.本文选取塔里木盆地南缘具有精确年代控制的典型黄土剖面（羊场剖面）开展岩石磁学和高分辨率磁化率研究，利用交叉小波分析方法并结合剖面粒度、矿物及元素特征对该地区磁化率变化机制进行初步探讨.结果显示，羊场剖面的岩石磁学性质主要由粗颗粒软磁性矿物所控制，同时也表现出一定的顺磁性特征.根据载磁矿物和磁化率变化特征可将剖面进一步划分为两个阶段：阶段Ⅰ（8.5~2.5 ka），载磁矿物以亚铁磁性的磁铁矿为主，磁化率值整体较高；阶段Ⅱ（2.5~0.2 ka），亚铁磁性矿物依然占据主导地位，但硬磁性矿物和以黄铁矿为代表的顺磁性矿物相对增多，磁化率值显著降低.相关性研究和交叉小波分析表明：阶段Ⅰ磁化率与粗颗粒组分的变化具有一致性，符合"风速论"模式；阶段Ⅱ磁化率不仅与粗颗粒组分具有明显的正相关关系，而且与指示成壤作用强度的频率磁化率百分含量呈现出显著的负相关关系，暗示了阶段Ⅱ的磁化率变化可能受到"风速论"和"还原性成壤"模式的共同影响.本文拓宽了对新疆地区黄土岩石磁学特征及其磁化率变化机制的深入理解，也为利用磁化率恢复新疆及中亚地区全新世以来的古气候变化历史提供了新的线索.  相似文献   

2016年夏季南海海盆水体颗粒物粒径分布特征*     

郑文迪  周雯  曹文熙  王桂芬  邓霖  徐文龙  许占堂  李彩  蔡建南 《热带海洋学报》2018,37(5):74-85

颗粒物粒径分布(Particle Size Distribution, PSD)代表了颗粒物浓度与颗粒物粒径之间的关系, 影响着海洋生态环境和水体光学特性等。文章基于2016年夏季航次调查的生物光学剖面数据, 研究了南海海盆海域PSD的分布特征。研究发现, 幂律函数可以较好地拟合南海海盆区域的PSD, 对数空间中的实测的PSD与模拟的PSD平均决定系数高达0.95。PSD斜率(ξ)的分布范围为[1.27, 7.65], 均值为3.93±0.56。南海海盆区域表层水体的ξ均值与全球大洋表层水体的ξ均值相近, 但高于海湾等表层水体的ξ均值。ξ能较好地表征颗粒物平均粒径D_A的大小, 两者存在明显负相关关系, 即ξ值越高, D_A越小; 反之, D_A越大。通过分析T1断面的生物光学剖面数据及总体平均的PSD剖面数据, 发现PSD剖面分布特征如下: 1)表层水体的ξ值相对较高, 且D_A值相对较低, 推测可能是由于微微型藻类为主导颗粒物所致; 2) ξ值极小值层出现在次表层叶绿素浓度极大值层(Subsurface Chlorophyll Maximum Layer, SCML)中, 并伴随D_A极大值层的出现, 其原因可能是SCML中的大粒径浮游植物占比显著增加; 3)弱光层中的ξ值较SCML中的高, 但略低于表层的ξ值, 而D_A则位于表层与SCML的D_A之间, 这可能与浮游植物及其碎屑的絮凝、分解、沉降等过程相关。PSD特征影响着海水的固有光学特性, 分析发现: 由于SCML中的叶绿素浓度增加, 颗粒物散射系数(b_p(532))和颗粒物后向散射系数(b_bp(532))也相应呈现显著增加的趋势。弱光层中的平均b_p(532)与平均b_bp(532)最小。ξ与颗粒物衰减光谱斜率之间呈高分散性, Boss 等(2001b)的模型适合用于粗略估算区域性的ξ分布范围及均值。  相似文献   

亚热带地区发育于不同母岩风化壳上的红壤磁学特征对比及其环境意义   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

郑兴芬  吕镔  陈梓炫  马兴悦  赵国永 《地球物理学报》2019,62(9):3509-3523

本研究对发育于亚热带地区花岗岩和变质岩风化壳之上的两个红壤剖面进行了系统的环境磁学测量及色度分析，探讨在同一地区不同母质上发育的红壤磁性差异的原因及其环境意义.研究区的两个剖面分别位于福建省南平市高铁北站和纺织厂附近，相距约15 km，气候条件基本相同.研究结果表明：（1）较强磁性的花岗岩母质层上发育的南平北站红壤（NPN），在发育过程因母质层中多畴（MD）颗粒磁赤铁矿化的磁铁矿溶解，剖面上部的淋溶层和淀积层虽以较细的稳定单畴（SSD）颗粒和少量的假单畴（PSD）颗粒磁铁矿为主，但剖面磁性自下而上减弱.相较而言，南纺红壤（NF）剖面发育在磁性较弱的变质砂岩上，其过渡层和母质层以赤铁矿为主，因成壤过程中生成较细的超顺磁（SP）磁铁矿使得土壤淋溶层和淀积层磁性增强；说明母质不同是亚热带地区红壤磁性差异的主要原因.（2） NPN和NF两个剖面的气候条件基本相同，磁性差异比色度指标差异更为显著.亚热带地区因剖面受母质影响显著，整体磁性特征不能反映气候；黄度和红度的比值（b^*/a^*）远小于磁性的差异，说明针铁矿和赤铁矿的比值更能反映研究区的平均气候状况，即反映次生磁性矿物含量的参数为更适合的气候指标.  相似文献   

空间波数混合域磁异常场积分解三维数值模拟          下载免费PDF全文

李昆  戴世坤  陈轻蕊  张钱江  赵东东  王顺国  凌嘉宣 《地球物理学报》2019,62(11):4437-4450

本文提出一种空间波数混合域磁异常场三维数值模拟方法.该方法利用磁位三维空间域积分为卷积的特点，沿水平方向进行二维傅里叶变换，把空间域磁位满足的三维积分问题转化为不同波数之间相互独立的垂向一维积分问题.保留垂向为空间域，优势之一在于便于浅层单元剖分可适当加密，随着深度增加，单元剖分适当稀疏，可以准确模拟任意复杂地形和磁性体的磁异常，兼顾了计算精度与计算效率；优势之二在于一维积分垂向可离散为多个单元积分之和，每个单元采用二次形函数表征磁化强度，可得出单元积分的解析表达式，计算精度高、效率高.该方法充分利用一维形函数积分的高效和高精度、快速傅里叶变换的高效性及算法高度并行性，实现了磁异常场高效、高精度的数值模拟.设计棱柱体模型，将模型解析解与空间波数混合域法的数值解对比，结果表明该方法计算精度高、效率高.设计了组合棱柱体复杂模型，对比分析了标准FFT扩边法与Gauss-FFT法的计算精度与计算效率，总结了标准FFT的扩边系数选取策略.针对任意复杂地形条件下的磁异常模拟问题，本文提出一种适用于起伏地形条件下的磁异常场快速计算方法，并对其有效性进行了验证.  相似文献