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。     

利用超快速精密星历约束的北斗卫星实时精密定轨

以广播星历为起算轨道的北斗卫星实时滤波精密定轨往往需要较长收敛时间，针对此，提出利用超快速精密星历约束的实时精密定轨方法。通过MGEX跟踪网全球分布的51个测站连续7 d的实测数据，利用平方根信息滤波对北斗卫星实时精密轨道进行确定，并以3 d解事后轨道作为参考，评估北斗卫星实时滤波轨道精度。结果表明，利用广播星历作起算轨道时，北斗实时滤波轨道平均需要经过15 h收敛才能达到稳定，而新方法在这段时间内轨道变化较为平稳，未出现明显的收敛现象，并且7 d时间内GEO卫星在切向、法向和径向上RMS分别优于2.5 m、20 cm和30 cm，IGSO和MEO卫星在3个方向上分别优于30 cm、15 cm和10 cm。
     

基于“DEM-NDVI-土地覆盖分类”的天山博格达自然遗产地山地垂直带提取与变化分析

本文基于Landsat影像数据获取天山博格达自然遗产地土地覆盖分类,结合归一化植被指数（NDVI）和数字高程模型（DEM）构建“DEM-NDVI-土地覆盖分类”散点图分析研究区植被受海拔和坡向的水热空间变化影响的分布特征,通过概率统计分析提取博格达遗产地山地垂直带,并结合研究区的气温、降水数据和NDVI变化特征分析垂直带变化的原因。研究结果表明：① 本文利用“DEM-NDVI-土地覆盖分类”散点图,揭示了研究区1989年和2016年的NDVI值和分类类别随着海拔上升的变化特征,其中NDVI值随着海拔上升呈现“倒U形”变化,而不同分类类别在一定的海拔区间内呈现出聚集效应,且不同分类类别有明显的高程界限。② 1989年和2016年博格达遗产地山地垂直带分带上限分别为：1278 m和1185 m（温带荒漠草原带）、1784 m和1759 m（山地草原带）、2706 m和2730 m（山地针叶林带）、3272 m和3293 m（高山草甸带）、3636 m和3690 m（高山垫状植被带）。③ 博格达遗产地1989年和2016年山地垂直带受区域气温升高和降雨增加的影响有较为明显的改变,其中温带荒漠草原带最为敏感,其上限变化最大,向下收缩93 m;山地针叶林带的分布范围则向两侧扩张49 m;山地草甸带带宽基本保持不变,但整体上移了约20 m;冰雪带则受到全球气候变暖的影响向上退缩54 m。     

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。     

环塔里木盆地绿洲城市发展与水环境质量协调度

解决好新疆环塔里木盆地绿洲城市发展与水环境质量之间的关系，对"一带一路"倡议顺利实施及新疆社会稳定具有十分重要的作用。基于2004-2017年环塔里木盆地绿洲城市发展与水环境变化状况，构建城市发展与水环境质量的综合评价模型及二者的协调度模型，以探讨环塔里木盆地绿洲城市发展、水环境质量变化及二者的协调关系。结果表明：2004-2017年，（1）环塔里木盆地绿洲城市发展综合指数呈现出逐年稳定上升的趋势，经济发展和城镇空间规模扩大是环塔里木盆地绿洲城市发展的主要形式；（2）环塔里木盆地绿洲城市的水环境质量综合指数呈现出逐年降低的趋势，水环境质量形势严峻；（3）环塔里木盆地绿洲城市发展-水环境质量系统的协调度呈现倒U型的稳定发展趋势，但总体上两者的协调度较低，城市发展和水环境质量之间的矛盾日益突出。     

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。     

日照市土壤地球化学元素分布规律及成因探讨

在日照市开展多目标区域地球化学调查，获取了表层土壤和深层土壤地球化学数据，通过对获得的地球化学参数进行统计分析，确定了日照市土壤地球化学基准值和背景值，认为日照市除部分元素或指标外，大部分元素或指标土壤地球化学基准值和背景值与全省土壤地球化学基准值和背景值接近。研究发现，日照市As，Cd，Cr，Cu，Hg，Ni，Pb，Zn等8种重金属元素背景值含量低于国家土壤环境质量标准的土壤一级标准限值，日照市土壤质量基本保持自然背景水平；而受工业化生产和城市化建设等后期人为活动影响，日照市表层土壤中Cd，C，Hg，N，P，S，Se，Corg等元素或指标出现明显富集，应引起重视。     

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SPEI的渭河流域干旱时空变化特征分析

以标准化降水蒸散指数（SPEI）作为评估指标，基于渭河流域28个气象站点1961—2017年实测降水量和气温数据，采用Mann-Kendall（M-K）趋势检验、经验正交函数以及小波变换等方法分析渭河流域干旱时空变化特征，并研究渭河流域干旱与6种大尺度气候因子之间的相关关系，进一步探讨主要气候因子对流域干旱时空分布特征的潜在影响。研究表明：渭河流域在1961—2017年间整体呈现出变旱的趋势。通过经验正交函数分解，渭河流域干旱分布场主要有3种典型模态类型，分别为全局型、西北—东南反向分布型以及东—西反向分布型；同时，大尺度气候因子南方涛动指数SOI与流域干旱分布场具有更好的相关关系，对该区域内干旱变化有较强的影响。