雷州半岛夏季闪电特征分析

根据雷州半岛夏季雷暴的气候特征,利用布设在雷州半岛徐闻、遂溪两点的LD型闪电定位系统对雷州半岛的闪电进行观测,对雷州半岛7月份的逐日闪电总次数、正闪比、幅值均值、幅值分布、闪电波前陡度、闪电累积概率分布等观测值进行分析,得出了雷州半岛夏季闪电活动的部分规律。分析表明:雷州半岛夏季最大闪电电流峰值为-153 kA;负闪明显多于正闪,占闪电总数的71.71%;电流峰值都主要集中在10 kA～40 kA;闪电波前上升陡度相对集中在1μs～20μs,占观测总闪击的91.5%,3μs～10μs达到峰值。分析所得结论对本地区防雷减灾工作有一定的实际指导意义。     

成都地区闪电产生氮氧化物的观测研究

为了解四川盆地闪电产生的NOX向低空的传输特征,利用大气平均电场仪、氮氧化物分析仪、臭氧分析仪对成都地区雷暴过程中闪电产生的NOX进行了地面观测,并结合风廓线雷达测得的地面0.4km的风速风向数据进行了分析。研究结果表明:(1)、NOX浓度随时间的变化与NO浓度随时间的变化呈正相关关系,O3的浓度随时间的变化与NOX的浓度随时间变化呈负相关关系;(2)、雷暴过程中,NOX和NO的浓度值都比晴天背景大气条件下的地面值要高,O3的浓度值则低于平均值,闪电频次与氮氧化物浓度存在正相关关系;(3)、LNOX从高空传输到地面也受风速风向的影响,风速与NOX浓度存在负相关关系,气流被偏北风控制的情况下,NOX的浓度值较低,气流在偏南风控制时,NOX则出现高浓度积累。     

河南地闪气候特征分析

利用华北电网的多个DF站点所取得的闪电定位资料,对河南省地闪气候特征进行了分析,得到以下主要结论:河南省地闪绝大多数为负闪,正负闪之比约为1/13.地闪峰值电流强度以7,8月为最小,其中负闪峰值电流强度主要集中在4～24(KA),而正闪的则要高很多.多数正闪有一次以上的回击,而多数负闪有两次以上的回击.负闪频次有两个极大值(在4,8月),正闪频次有3个极大值(在4,6、11月).正负地闪出现的高频时间不同.但低频时间几乎相同.在总地闪较少的月份正闪百分比较大,而总地闪较多的月份正闪百分比较小.地闪在河南分布有明显的区域性.     

2006-2009年安徽省闪电活动时空特征分析

根据安徽省2006~2009年4年来10个地面测站的闪电定位数据资料,分析安徽省闪电活动的时空分布特点。从时间分布来看,闪电频次分布具有明显的季节性,春季闪电发生频次上升,夏季7月达最大值,秋季下降,至冬季达最小值。在闪电发生频次逐时分布中呈现出一定规律性,闪电多发生在1天中15:00-17:00,而在9:00发生频次最少。通过分析闪电空间密度分布图可以发现,南部闪电密度大于北部,原因是北部以平原为主,南部以山丘为主,且南北气候类型不同,北部为暖温带半湿润季风气候,南部为亚热带湿润季风气候,而且与北部相比南部经济发展快,城市高层建筑多,人口密度大,和空气污染相对严重。     

基于空间谱估计的闪电定位算法研究与分析

为了减少闪电对人类生命财产和各种电子设备造成的损失,同时研究雷暴活动的形成机制,并为闪电监测预警提供技术支持,开展闪电定位算法研究具有重要意义。闪电发生时辐射从极低频到甚高频范围的电磁脉冲,通过闪电定位系统获取闪电辐射源脉冲信号参数便可定位闪电。概述了闪电定位原理及基本方法,比较了基于空间谱估计的Capon算法、MUSIC算法及2种改良算法,介绍了基于均匀圆阵的二维MUSIC算法。采用Matlab分析了这几种闪电定位算法的性能,最后提出二维修正MUSIC算法,为闪电定位系统提供坚实的理论依据。     

强对流天气过程中降水结构和雷电活动关系的研究

利用TRMM卫星等资料,运用统计与对比的方法,分析了川南的一次暴雨过程的闪电活动及其与降水结构之间的关系。结果表明,绝大多数闪电发生在对流区域,有少数闪电发生在层云区域,并进一步分析了两个时刻的MCS在6km高度处的雷达回波特征及其和闪电的关系,发现处于发展到成熟阶段的MCS绝大部分事件(闪电资料的一种)集中发生在MCS中的强对流单体回波区。对闪电与85.5GHz的亮温的研究表明,大多数闪电发生在低亮温值区域,负地闪在低亮温区域相对分散,在高亮温区域相对集中。     

含内边界非均匀材料三维FEM模型的时间逆转仿真研究

运用 3- D非线性动态有限元方法 ,针对地壳块体建立了一个材料非均匀的包含多个内部界面的三维典型模型 ,通过对模型的时间逆转效应的仿真研究 ,初步探讨了基于动力学原理人工触发地震的可能性 ,重新提出以提前触发地震、增加频度、降低震级为基本方法的消除震害原理。模拟结果表明 ,如果将地震图 (seismogram)进行时间逆转后 ,作为加载曲线 ,在地震台站点上通过一个有效的力源加载于基岩 ,利用时间逆转效应 ,可以将人工施加的能量在某一瞬间集中到以往的震源 ,引起一个强烈的冲击 ,因而可能触发地震。     

荆江分洪区人口分布变化及其驱动机制分析

人口分布及其变化规律成为人口学和地理信息科学研究的前沿及热点问题之一。选取第四次和第五次人口普查数据及2005年统计数据,结合国家资源环境数据库公里格网人口分布数据及其他数据分析荆江分洪区这一敏感区域近15年来人口变化特征:(1)人口重心向东南向移动;(2)区内人口分布不均衡,先集中后分散,总体趋势是向乡镇政府所在地及自然条件好的地区集中;(3)县政府所在地斗湖堤镇人口分布变化最大,人口也最集中,麻豪口镇和闸口镇人口最分散,此三镇决定区内人口分布变动总体趋势。(4)土地利用尤其是城镇用地及农村居民点变化是引起区内人口分布变化的重要因素,此外自然条件、政策、经济、三峡工程等对区内人口分布变化也有一定影响。     

雷电监测方法的研究

论述了如何利用光电检测技术和虚拟仪器技术,建立新型雷电定位系统.提出了加权定位和向量定位两种新的定位算法,均能够应用于光电法闪电定位系统,实现闪电定位计算.简述了光电法闪电定位系统的硬件 组成,详述了向量定位算法基于LabVIEW8.2软件的闪电定位系统软件设计,包括闪电光强度电压信号处理、雷声识别、闪电的平面方位角计算,以及闪电距离计算等功能模块的设计.通过系统测试仿真实验,对上述定位算法进行了验证,达到了预先设计要求.     

基于GOSAT卫星的全球近地面甲烷浓度时空分布特征分析

甲烷(CH_4)作为自然界最常用的燃料,分布极广。同时,甲烷作为第二大温室气体,在温室效应的过程中有重要影响。近地面甲烷受多种因素影响在高度上分布不均,影响着人类的生存和生产生活。本文利用2009年6月到2012年5月GOSAT卫星上FTS传感器的L4B级数据,研究了近地面甲烷浓度在时间和空间上的分布特征,结果表明:在时间分布方面:(1)甲烷月平均浓度处于整体上升趋势,最大增量约为2.35×10~(-8)micromol/mol;(2)从每年9月到次年2月,甲烷月平均浓度以不同增速持续增加;(3)4月到9月,甲烷月平均浓度下降,期间出现下降幅度波动,下降幅度小于上升幅度;(4)2月到4月处于阶段性峰值;(5)甲烷季节浓度的大小关系为:春季冬季夏季秋季。在空间分布方面:(1)全球近地面甲烷白天的浓度与夜晚浓度分布不同,有集聚现象;(2)从整体上分析,甲烷主要分布在北半球,南半球甲烷稀少;(3)从洲际上分析,亚欧非大陆甲烷浓度大于美洲大陆。(4)从地区分析,甲烷浓度分布不均匀;(5)从海陆分析,陆地甲烷浓度明显大于海洋。     

云贵高原典型区域气象灾害时空演变特征及影响因素分析

目前气象灾害研究主要以时空分布规律和典型气象灾害风险评估为主,在对气象灾害进行系统的时空演变及影响因素研究方面还相对薄弱。为了揭示云贵高原典型气象灾害时空演变特征及影响因素,本研究基于大理州1984～2021年的历史气象灾害灾情统计数据,利用Arc GIS的标准差椭圆法、新兴时空热点分析和地理探测器,分析了大理州气象灾害时空演变特征及影响因素。结果表明：(1)时间上,大理州气象灾害集中发生在5～9月,历史气象灾害时间在年际变化上可分为三个阶段;(2)空间上,气象灾害发生密度较高的县（市）主要分布在大理市和鹤庆县;(3)时空变化上,5～7月气象灾害中心集中分布在大理市,移动方向为先北再西南后向北移动,鹤庆县出现新增热点;(4)地理探测器结果显示,24 h累计降水量、坡度和河网密度是引起暴雨洪涝灾害的主要原因。研究成果有助于认识大理州气象灾害的时空演变趋势和主要影响因素,从而为气象灾害防治工作提供技术支撑与理论指导。     

二氧化碳相变致裂信号反应谱分析

为研究二氧化碳相变致裂过程对结构的影响,对现场试验得到的数据进行反应谱分析。首先将速度信号做快速傅里叶变换,分析其频谱特性,然后将速度信号直接微分,运用集合经验模态分解(EEMD)对其进行低通滤波去噪处理,提取主要特征频段的重构信号,获得清晰的加速度时程曲线,并将去噪后的加速度曲线作为输入信号,研究不同阻尼比下二氧化碳相变致裂信号反应谱。结果表明:二氧化碳相变致裂信号频率集中于低频,速度峰值与主频在安全允许范围内,适用于对振动敏感的环境;集合经验模态分解可有效抑制因对速度信号直接微分引起的高频振荡,信噪比可超过25dB;二氧化碳相变致裂反应谱形态简单,峰值对应周期小,有利于结构安全;相对位移和相对速度反应谱峰值随着阻尼比的增大而减小,但峰值对应的周期不变,绝对加速度和标准加速度反应谱峰值在阻尼比不为0时相等,不受阻尼比影响;注意反应谱上对结构影响大的周期,可以在一定程度上保证结构的稳定性。     

流空间视角下中国城市群网络结构特征比较——基于铁路客运班次的分析

铁路客流是城市群内经济社会联系的重要反映,也是区域流空间的关键体现。本文依据流空间理论,采用复杂网络方法和2018年中国铁路班次OD数据,从全国尺度分析城市群社区结构特征,并从城市群尺度比较分析了5个主要城市群的空间结构、规模结构和网络节点结构。结果显示,从铁路客运班次联系来看,城市组团片区与国家规划方案中的城市群在范围上存在一定的空间错位。5个主要城市群具有不同的局部特征：(1)长江三角洲城市群呈网络状的空间形态和相对集聚的规模分布,主要问题为局部节点的枢纽作用与规模的匹配性有待提高;(2)珠江三角洲城市群呈放射状的空间形态和相对集聚的规模分布,主要问题为与全国其他城市群的联系相对薄弱;(3)京津冀城市群呈放射状的空间形态和相对集聚的规模分布,主要问题为存在边缘化的节点;(4)长江中游城市群呈组团状的空间形态和相对分散的规模分布,主要问题为内部结构较为松散;(5)成渝城市群呈哑铃状的空间形态和相对集聚的规模分布,主要问题为与全国其他城市群的联系薄弱。随着区域一体化进程,需要根据不同城市群网络结构发展阶段的差异,补足城市群内和城市群间的联系短板,促进规模位序结构与网络结构的耦合协调,推动建设层次分明、枢纽协作、网络化发展的客运服务网络,支撑城市群一体化发展。     

基于街景图像的“三生空间”识别方法研究

从生产-生活-生态功能角度划分城市空间格局,不仅是国土空间结构优化的基础,也能反映城市用地的内在功能形态和空间组合模式。然而,以往城市“三生空间”的识别主要利用遥感图像、兴趣点和土地利用数据进行,缺少城市内部的立体信息。街景图像可以体现城市内部街道特征,实现街道内部物理环境近距离大规模高分辨率的客观测量。因此,本文基于街景图像提取场景语义特征,提出一种中心城区“三生空间”的识别和特征重要性分析的方法。以成都市四环内为研究区,使用梯度极限提升算法识别城市“三生空间”,进行模型精度对比检验,从道路、格网和交通分析区3个尺度分析研究区“三生空间”的格局分布特征,并引入沙普利加和解释(SHAP)方法探索“三生空间”的特征重要性。结果显示：(1)本文提出的基于街景图像识别“三生空间”方法具有较好的效果,模型识别生产、生活和生态空间的R²均达到0.6,表明使用街景图像识别“三生空间”具有可行性;(2)分析研究区内的“三生空间”分布格局,研究区内以生产-生活空间为主,数量多且在区域内呈片状分布,以生态空间为主的单元数量少,主要分布在大型公园处;(3)分析7维场景层语义特征的重要...     

仙女山-九畹溪断裂带附近地区地震活动性与静态库仑应力变化研究

基于仙女山-九畹溪断裂带附近地区地质构造,讨论三峡水库蓄水前后该断裂带附近地区的地震活动特征,同时分析该区域2014-03 M4.5与M4.7地震间的触发关系及2次地震对后续小震的影响。结果表明：1）M4.7地震可能由M4.5地震与库水渗流产生的较大孔隙压力共同触发。2）M4.5与M4.7两次地震的应力扰动导致研究区内地震活动增加,后续地震中约66.9%的地震发生于库仑应力增强区。3）2次地震产生的静态库仑应力变化导致仙女山断裂带附近地区地震活动增加,后续地震活动水平将处于背景地震活动水平之上;九畹溪断裂带活动性相对较弱,略小于背景地震活动水平,且处于应力积累阶段。     

北方农牧交错区干旱特征变化及其对植被总初级生产力的影响

北方农牧交错区地处半湿润/半干旱生态脆弱过渡带,干旱是影响该区植被生产力的关键因素之一。探究干旱对植被总初级生产力的影响,对深刻理解气候变化下生态系统生产力变化响应特征及优化区域碳水循环具有重要意义。为了更好地了解水分限制区不同干旱特征对GPP影响,本研究以北方农牧交错区为例,基于长时间序列的标准化降水蒸散发指数(SPEI3,1900—2020年)和植被总初级生产力(GPP,1982—2018年)等数据,首先采用小波分析明确SPEI3与GPP强相关周期,在此基础上利用游程理论识别干旱特征,进而分析了北方农牧交错区干旱特征与GPP的变化趋势,最后厘定了不同干旱特征对GPP的影响。结果表明:(1) 1982—2018年北方农牧交错区SPEI3与GPP在半年周期和年周期存在显著相关关系,滞后效应随时间变化而变化;年际分析能够减弱滞后效应对SPEI3与GPP相关性的影响;(2) 1900—2020年北方农牧交错区干旱历时、干旱烈度和烈度峰值均呈现显著增加趋势,干旱烈度随着干旱历时和烈度峰值的增加而加剧,干旱特征高值区往往具有更强的增加趋势;(3) 1982—2018年北方农牧交错区GPP总体呈...     

基于开源数据和条件生成对抗网络的地形重建方法

如何使用少量的地形特征复原地形地貌一直为地学领域的难题。本文使用开源数据集提取地形特征要素,使用地形特征要素作为约束条件构建了用于生成DEM的条件生成对抗网络(Conditional Generative Adversarial Networks, CGAN),设计了基于开源DEM、开源DEM与遥感影像组合、以及5m高精度DEM提取地形特征要素生成DEM的对比实验,并对结果进行视觉效果、相关性分析以及地形因子的对比与评价。结果表明:(1)在视觉效果上,3种不同方式生成的DEM在视觉效果上均十分逼近原始5 m DEM,都远好于传统插值方法生成DEM,基于开源12.5m DEM提取要素和1m遥感影像的重建效果最接近于原始5 m DEM;(2)在相关性上,三种不同方式生成的DEM与原始5m DEM相关性均能达到0.75以上,组合开源数据提取要素重建DEM与原始5 m DEM相关性可达到0.85以上;(3)在地形因子方面,基于开源12.5 m DEM和1 m遥感影像提取要素重建DEM的坡度和坡向的分布趋势与原始5 m DEM最为一致。本文为高精度DEM建模提供了新的思路,在高精度DEM难以获取...     

多边形统计数据空间分析的不确定性研究——以北京市海淀区人口普查数据为例

普查数据是地理学空间分析的重要数据源。由于受到数据与计算机处理能力的限制,以往的研究对普查数据空间分析的不确定性未给予足够重视,也未形成成熟的研究方法。在建筑物单元的人口普查数据支持下,本文基于多边形统计数据的可塑面积单元问题(Modifiable areal unit problem,MAUP)特征,设计了一种该类数据空间分析不确定性的研究方法,采用不同的尺度(Scale)及分区(Zoning)系统对多边形的统计数据空间分析的准确性进行了分析。实验引入尺度与形态指数,利用可视化分析和数据拟合的研究方法,对尺度及分区对空间分析结果的影响模式进行了模拟。研究结果表明:(1)以统计小区的空间分析,其结果受统计小区空间形态的影响较大,不确定性强,不能充分反映统计数据本身的空间特征;(2)规则格网能较好地保持原始统计数据的空间分布特征,但仍然受尺度及分区影响;(3)规则格网的空间分析结果及其准确性与尺度有较好的拟合关系,不同尺度下的分析结果不确定性是原始数据不同尺度特征的体现;(4)分区效应受空间分析方法的计算尺度影响,两者共同对空间分析结果产生影响。对于固定尺度的规则格网,其邻接多边形数目是分析结果不确定的主要原因。本文研究结果表明,在多边形统计数据空间分析时,应该对其使用规则格网重新聚合,并根据实际应用的需求选择多尺度分析方法,以达到实际应用目的。     

近30年西北太平洋热带气旋时空特征分析

 本文利用近30年热带气旋年鉴建立了西北太平洋热带气旋灾害数据库,以.NET和ArcGIS Engine搭建了二次开发平台(其包括登录界面、图查属性、 属性查图、数据库分析处理等功能),分析了西北太平洋热带气旋的时间特征、空间特征,以及时空变化特征。结果表明,30年来西北太平洋共生成905次热带气旋,年均30.2次/年。其中,7-10月最容易发生热带气旋,占所有热带气旋的35.7%,8月份达到峰值,达21.5%,2月最不容易发生热带气旋,发生频率仅为0.6%,而8-10月是强台风和超强台风发生的月份。热带气旋源地集中区位于(10°~22°N,112°~120°E)、(8°~20°N,126°~134°E)和(6°~20°N,136°~150°E),具有纬度带和经度带的分布特性。源地的空间分布存在明显的季节变化和月变化特征,在季节尺度上,夏季主要集中在偏北偏西位置,并向南向东偏移,冬季向北向西偏移;在月尺度上,1-4月源地相对分散;5-6月相对于1-4月的源地位置发生向西向北方向转移;7月向东向北扩散,8-9月向西扩散,9月源地相对集中,10月热带气旋源地南移, 11-12月热带气旋源地范围明显减小。     

官司河流域景观稳定性的研究

 以1995年和2005年官司河流域两个时期的TM遥感数据作为基本信息源,采用GIS和数理统计的方法提取景观类型,通过基质比例、斑块数量和面积变化率、斑块密度变化率3个指标,以及景观类型转化规律对流域的景观稳定性进行了初步研究。结果表明:(1)耕地是整个流域人工景观的基质,处在频繁耕作及动态变化中,稳定性不高,马尾松林地作为半自然景观的基质,稳定性亦较低,但有所提高;(2)城镇及水域的斑块稳定性最高,马尾松林地、栎类林地和柏木林地次之,耕地与村庄的稳定性最低;(3)耕地与水域及有林地的转化最为剧烈,这与1998年以来,流域实施的退耕还林工程密切相关,但水域及有林地的稳定性仍然取决于其自然稳定性,且景观格局呈现良好发展趋势;(4)中小斑块的马尾松林地及柏木林地的稳定性对流域的景观稳定性具有重要作用,须以合理的保护、规划及建设。