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    何锦秋, 李海鹏, 侯明才
    地球科学进展. 2024, 39(11): 1136-1155. DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2024.081

    沉积源—汇系统研究通过分析物质从源到汇的全过程,旨在揭示地表动态变化、物质循环机制及其对环境变化的响应,有助于我们全面了解沉积物从母岩风化、剥蚀、搬运至最终沉积的复杂过程。传统的源—汇研究多依赖于野外地质观测和实验室分析,这些方法受限于数据的可获取性较差、时空分辨率低和多解性,难以捕捉过程的动态变化和长期、大尺度的系统演化。随着计算机软硬件的飞速发展,数值模拟已成为源—汇研究的重要工具。数值模拟能够弥补传统方法的不足,定量分析沉积物在不同环境条件下的侵蚀、搬运和沉积过程,从而提供更全面、更动态的沉积源—汇系统演化视图。重点介绍5种主流的沉积源—汇系统数值模拟工具:Dionisos、SEDSIM、Landlab、goSPL和Delft3D。这些工具各具特点,适用于不同的研究场景。Dionisos擅长模拟大尺度、长时间跨度的沉积盆地充填过程,但结果趋于平均化,不擅长小尺度的动态变化模拟;SEDSIM基于水动力方程精准模拟沉积过程,结果更符合实际情况,但模拟速度较慢,更多集中于碎屑岩沉积模拟;Landlab提供高度自定义和多过程耦合的模拟能力,适合多种研究需求,但需要用户有较强的编程能力;goSPL能够进行全球尺度的高分辨率源—汇过程模拟,但处理局部地质现象时存在局限,同时对计算资源要求较高;而Delft3D在小尺度精细模拟方面表现优越,广泛应用于海岸、河流和湖泊环境模拟,但对于大尺度模拟存在一定的局限性。未来,随着算力的进一步增强和算法模型的优化,预计将出现更多高精度、多过程耦合的模拟工具。同时,大数据和人工智能技术在源—汇研究中的应用将成为重要趋势,也将更好地助力源—汇模拟,推动该领域的多学科融合和智能化发展。

  • 何锦秋, 李海鹏, 侯明才
    预出版日期: 2024-10-18
    沉积源汇系统研究通过分析物质从源到汇的全过程,旨在揭示地表动态变化、物质循环机 制及其对环境变化的响应,有助于我们全面了解沉积物从母岩风化、剥蚀、搬运至最终沉积的复杂 过程。传统的源汇研究多依赖于野外地质观测和实验室分析,这些方法受限于数据的可获取性较 差、时空分辨率低和多解性,难以捕捉过程的动态变化和长期、大尺度的系统演化。随着计算机软 硬件的飞速发展,数值模拟已成为源汇研究的重要工具。数值模拟能够弥补传统方法的不足,定 量分析沉积物在不同环境条件下的侵蚀、搬运和沉积过程,从而提供更全面、更动态的源汇系统演 化视图。重点介绍5 种主流的源汇系统数值模拟工具:Dionisos、SEDSIM、Landlab、goSPL 和 Delft3D。这些工具各具特点,适用于不同的研究场景。Dionisos 擅长模拟大尺度、长时间跨度的 沉积盆地充填过程,但结果趋于平均化,不擅长小尺度的动态变化模拟;SEDSIM基于水动力方程 精准模拟沉积过程,结果更符合实际情况,但模拟速度较慢,更多集中于碎屑岩沉积模拟;Landlab 提供高度自定义和多过程耦合的模拟能力,适合多种研究需求,但需要用户有较强的编程能力; goSPL能够进行全球尺度的高分辨率源汇过程模拟,但处理局部地质现象时存在局限,同时对计算 资源要求较高;而Delft3D在小尺度精细模拟方面表现优越,广泛应用于海岸、河流和湖泊环境模 拟,但对于大尺度模拟存在一定的局限性。未来,随着算力的进一步增强和算法模型的优化,预计 将出现更多高精度、多过程耦合的模拟工具。同时,大数据和人工智能技术在源汇研究中的应用 将成为重要趋势,也将更好地助力源汇模拟,推动该领域的多学科融合和智能化发展。