基于VSD模型的铁山港湾红树林生态系统脆弱性初步评价

基于脆弱性域图 (vulnerability scoping diagram, VSD)评价模型, 从暴露程度、敏感性、适应能力3个方面构建了红树林生态系统脆弱性评价指标体系。采用改进的综合指数法和模糊综合评价法, 重新定义脆弱性分级标准, 定量评价了铁山港湾红树林生态系统在1989年、2003年和2014年3个年份的脆弱性水平。结果显示, 铁山港湾红树林生态系统在3个年份的脆弱性水平值分别为0.145、0.255、0.334, 呈现增加趋势。首先, 铁山港湾红树林生态系统面临的暴露程度不断增大, 主要胁迫因子为滩涂围垦面积、废水排放量; 其次, 生态系统的敏感性增强, 主要敏感因子是海洋生物质量综合指数、底栖生物和潮间带生物多样性指数; 第三, 生态系统的适应能力略有增加, 总体上较弱。     

Predictability of Chinese Summer Extreme Rainfall Based on Arctic Sea Ice and Tropical Sea Surface Temperature

Chinese summer extreme rainfall often brings huge economic losses, so the prediction of summer extreme rainfall is necessary. This study focuses on the predictability of the leading mode of Chinese summer extreme rainfall from empirical orthogonal function(EOF) analysis. The predictors used in this study are Arctic sea ice concentration(ASIC) and regional sea surface temperature(SST) in selected optimal time periods. The most important role that Arctic sea ice(ASI) plays in the appearance of EOF1 may be strengthening the high pressure over North China, thereby preventing water vapor from going north. The contribution of SST is mainly at low latitudes and characterized by a significant cyclone anomaly over South China. The forecast models using predictor ASIC(PA), SST(PS), and the two together(PAS) are established by using data from 1980 to 2004. An independent forecast is made for the last 11 years(2005-2015). The correlation coefficient(COR) skills between the observed and cross-validation reforecast principal components(PC) of the PA, PS, and PAS models are 0.47, 0.66, and 0.76, respectively. These values indicate that SST is a major cause of Chinese summer extreme rainfall during 1980-2004. The COR skill of the PA model during the independent forecast period of 2004-2015 is 0.7, which is significantly higher than those of the PS and PAS models. Thus, the main factor influencing Chinese summer extreme rainfall in recent years has changed from low latitudes to high latitudes. The impact of ASI on Chinese summer extreme rainfall is becoming increasingly significant.     

基于SODA资料的南海表层风能输入的空间分布与长期趋势研究

海面风不仅是驱动上层海洋运动的主要动力, 其能量也是维持海洋表层流动的主要机械能来源。为了分析南海表层流风能输入的变化, 用SODA(Simple Ocean Data Assimilation)(1901—2010)资料估算了风向南海表层流(表层地转流+表层非地转流)的能量输入。结果表明, 风向南海表层流、表层地转流和表层非地转流输入的能量总体均呈减少趋势, 110年间分别减小了约56%、65%和49%。导致风能输入减小的最主要因素是风应力的减弱(减小了35%)。由于南海受季风系统的控制, 风向表层流及其各成分输入的能量呈现出显著的季节性变化。冬季风能输入最强, 高值区位于南海西部及北部区域, 呈一个显著的“回力镖”状结构。这些结果对深入认识南海环流具有理论意义。     

基于分布式控制力矩陀螺的水下航行器轨迹跟踪控制

基于控制力矩陀螺群(CMGs)的水下航行器具有低速或零速机动的能力。采用基于分布式CMGs的水下航行器方案,并研究其水平面的轨迹跟踪控制问题。通过全局微分同胚变换将非完全对称的动力学模型解耦成标准欠驱动控制模型,并根据简化的模型构建其轨迹跟踪的误差动力学模型,将轨迹跟踪控制问题转化为误差模型镇定问题。基于一种分流神经元模型和反步法设计了系统的轨迹跟踪控制律,该控制器不需要对任何虚拟控制输入进行求导计算,且能确保跟踪误差的最终一致有界性。仿真结果表明该控制器能够实现在不依赖动力学参数先验知识的情况下对光滑轨迹的有效跟踪。     

河西走廊西段戈壁灌木群落多样性及其分布格局研究

通过野外样方调查河西走廊西段荒漠戈壁典型灌木群落多样性状况，研究探讨了 8 种典型 灌木群落物种多样性的空间分布格局及其与地理因子的关系，对荒漠戈壁植物群落的多样性的保 护和可持续发展具有重要意义。结果表明：(1) 8 个典型灌木群落 Shannon-Wiener 指数、Simpson 指 数、Margalef 指数和 Pielou 指数从高到低为：盐爪爪群落>麻黄群落>合头草群落>红砂群落>梭梭群 落>泡泡刺群落>多枝柽柳群落>沙拐枣群落；波动范围分别为 0.314 ~ 1.355、0.179 ~ 0.666、0.334 ~ 1.222 和 0.051 ~ 0.218，说明荒漠戈壁灌木群落物种多样性指数偏低，群落结构简单，物种组成稀 少。(2) 不同灌木群落内物种数越多，群落间 Jaccard 相似性系数越大。大部分灌木群落类型间 Jac? card 相似性在 0.20 ~ 0.60 之间，群落间相似水平较低，群落相对稳定。(3) 随着海拔的升高，Margalef 指数、Pielou 指数和 Shannon-Wiener 指数均呈先增加后降低的单峰型分布格局，最大值出现在海拔 2 000 m，且与海拔显著相关（P<0.05）；在经度梯度上，从东到西，Margalef 指数、Pielou 指数和 Shan? non-Wiener 指数呈递增格局，但与经度无显著相关性（P>0.05）；在纬度梯度上，从南到北，Margalef 指数、Pielou 指数和 Shannon-Wiener 指数呈显著递增趋势（P<0.05）。总体上，荒漠戈壁灌木群落物 种多样性呈现出明显的垂直（海拔）和纬度地带性分布格局。     

A multiscale work-analysis approach for geotechnical structures

This paper presents a second-order work analysis in application to geotechnical problems by using a novel effective multiscale approach. To abandon complicated equations involved in conventional phenomenological models, this multiscale approach employs a micromechanically-based formulation, in which only four parameters are involved. The multiscale approach makes it possible a coupling of the finite element method (FEM) and the micromechanically-based model. The FEM is used to solve the boundary value problem (BVP) while the micromechanically-based model is utilized at the Gauss point of the FEM. Then, the multiscale approach is used to simulate a three-dimensional triaxial test and a plain-strain footing. On the basis of the simulations, material instabilities are analyzed at both mesoscale and global scale. The second-order work criterion is then used to analyze the numerical results. It opens a road to interpret and understand the micromechanisms hiding behind the occurrence of failure in geotechnical issues.     

一种新型浅地层剖面仪试验平台的设计与应用

为探讨浅地层剖面声学影像形成原理,探索不同类型沉积物声学影像特征,厘清不同沉积物厚度的识别算法,采用模块化设计理念研发一套新型浅地层剖面仪室内试验平台。综合室内定位技术、浅剖试验平台尺寸合理性分析技术、直线轨道与换能器之间的固定连接技术和海底声学参数反演技术,形成一个试验高效的新型平台。通过铺设沉积物和布设障碍物,利用浅地层剖面仪进行走航测试,精确识别了沉积物的厚度和障碍物的位置。该平台可为开展理想环境下沉积物厚度和障碍物识别提供较好的测试环境,为声学海洋设备性能检测提供测试平台,也为高校学生和技术人员提供设备使用培训场所。     

中国省域尺度17部门资本存量的时空特征分析

随着灾害强度、频率以及承灾体暴露的增加,自然灾害造成的损失日益严重。资本存量作为承灾体的经济暴露指标之一,是灾害损失评估的前提和基础。针对目前中国缺乏省域尺度长时间序列的经济部门分类的资本存量数据基础,论文通过永续盘存法,建立了2003—2015年中国大陆31省17部门的资本存量数据库,并分析其时空特征。结果显示：① 全国总资本存量与灾害直接损失的年际变化均呈增加趋势。省域尺度上,通过相关性分析显示,在99%置信度水平上,两者呈显著正相关(r=0.3)。② 时间上,各省17部门资本存量基本也呈增加趋势,但增速不同。在各部门增速最快的省份中,黑龙江省的居民服务、修理和其他服务业增速最快,增长约454.3倍;其次是青海省的租赁和商务服务业(398.3倍)、江苏省的金融业(295.1倍)、安徽省的科学研究和技术服务业(125.1倍)等。③ 空间上,2015年各省17部门资本存量最多的前4个部门分别是房地产业,工业,交通运输、仓储和邮政业,水利、环境和公共设施管理业,占比均在60%以上;且这4个部门资本存量暴露最多的省份是江苏省和广东省。该结果有助于从时空角度了解各省各部门资本存量暴露情况,为各省灾害风险管理者的防灾减灾工作提供重要的参考价值。     

基于细分行业的安徽省创新型企业集聚研究

创新型企业作为塑造创新地理格局的重要力量，其区位选择的外部特征及内在机理亟须予以系统化研究。基于对安徽省创新型企业的细分行业与空间建库，采用核密度估计和地理探测器等方法，对细分行业下的创新型企业空间集聚特征及影响因素进行研究。结果表明：（1）安徽省创新型企业类型以先进制造和自动化为主，并以生物与新医药、新材料、电子信息为辅；（2）创新型企业空间集聚的不均衡特征显著，呈现出“一核一带多节点”的集聚分布特征，且合肥、芜湖是两个重要集聚区；不同细分行业视角下创新型企业的空间分布形态各异，可归纳为点-轴式、极核式、双核式及多核分散式等4种空间组织形态。（3）创新型因子对于创新型企业的空间集聚最为重要，但传统型和政策型因子的重要性仍不容忽视。其中，产业基础、人力资本、创新投入是最核心的因素，但各行业创新型企业的影响因素作用力则表现出一定的异质性。