气候系统翻转点的早期预警方法研究

针对气候系统的非线性特征导致预测/预警气候突变困难的问题,本文从气候系统的长程相关性出发,利用零维气候模型和两个折叠模型,研究了在一个动力系统缓慢趋近其临界翻转点的过程中,系统的长程相关是否有某种一般性变化规律。结果显示,3个不同分岔模型在趋近其自身临界翻转点的过程中,表征系统长程相关性的Hurst指数均呈持续增大趋势(显著性水平α=0.05),表明监测和检测气候系统长程相关性的变化可为气候系统翻转点的预警提供有利信息。     

GRACE Level-2数据的RTS状态平滑EI北大核心CSCD

GRACE Level-2球谐系数反演得到的全球地表质量变化存在明显的南北条带噪声，严重影响区域地表质量异常估计的精度。DDK滤波引入信号协方差矩阵和正则化因子，能较好地削弱条带误差，同时保留更多的真实信号。采用状态空间模型表示球谐系数在相邻月份之间的联系，进而通过卡尔曼滤波实现去条带，即为状态空间DDK滤波方法(SS-DDK)。本文提出的SS-DDK方法状态向量只包含球谐系数，反映条带误差统计信息的协方差矩阵被用作状态空间模型中观测噪声协方差矩阵，采用幂律模型设计过程噪声协方差矩阵，通过迭代法求解方差分量因子，最后输出RTS平滑解代替卡尔曼滤波解作为最终数据处理结果。结果表明，在全球范围内，SS-DDK结果不存在明显的条带误差；计算各约束解与mascon解质量异常差异的均方根(RMSD),SS-DDK的RMSD为10.36 cm,小于任意一种DDK滤波。对比五大区域135个月所有约束解的等效水柱高、年振幅及RMSD发现，在格陵兰岛，SS-DDK所导致的信号失真更少，仅为49.8 cm;在其他区域，SS-DDK的去条带和保留信号的能力与DDK3—5滤波有不同程度的相似，在某些时段优于所有DDK滤波。对估计结果进行不确定性分析，SS-DDK解全球的不确定性大小为2.20 cm,其在所选区域的不确定性大小介于DDK2和DDK3之间。对比大地水准面阶误差的结果说明，SS-DDK解的噪声水平低于DDK4—8,保留信号能力与DDK2—3相当。增添仿真试验进一步说明SS-DDK在去条带和保留信号方面具有较好的性能。     

海洋交替单胞菌(Alteromonas sp.Y-389)普鲁兰酶基因的异源表达与酶学性质分析

以海洋交替单胞菌(Alteromonas sp. Y-389)的基因组为模板,设计普鲁兰酶基因的引物并进行PCR扩增。将目的基因连接到载体pET-28a(+)后进行测序并进行生物信息学分析。结果显示,基因的开放阅读框全长4 347 bp,编码1 449个氨基酸的普鲁兰酶,为Ⅰ型普鲁兰酶,有4个保守的结构域,属于糖苷水解酶家族13;将重组质粒转化到大肠杆菌BL21(DE3),成功诱导出了可溶性的目标蛋白;随后对其酶学性质进行测定与分析,结果表明,该酶的比活力为54.53 U/mg,其最适的反应温度为35℃,最适pH为6.0,Na~+和Mn~(2+)对该酶的活性具有明显的促进作用,而Cu~(2+),Zn~(2+)与Fe~(2+)对其活性的抑制作用比较明显;其酶学参数K_m和V_(max)分别为3.12 mg/mL,228.8 U/mg,将为今后的规模化生产提供数据支持。     

甘肃省天水地区暴雨时空分布及天气学分型

利用1965—2019年常规观测资料及2008—2019年区域站加密资料，分析了天水地区暴雨时空分布特征，同时选取30个具有代表性的暴雨样本进行天气学分型及高低空物理量特征分析，确立了预报指标。结果表明：（1）近55 a来天水地区暴雨年均发生2.75站次，整体呈增多趋势，增加幅度为0.2站次?(10 a)-1，其中20世纪60年代后期及80—90年代呈减少趋势，20世纪70年代及21世纪以来呈增多趋势。（2）天水地区暴雨4月中旬—10月下旬都有出现，但集中在夏季7—8月，7月频次最高，月分布呈单峰型特征，旬分布呈三峰型特征，与副高位置密切相关。（3）天水地区暴雨空间分布自西向东依次增多，并存在多个分布中心。（4）天水地区暴雨环流形势分为低槽（涡）东移型和副高西北侧西南气流型两种，其高低空物理量配置各有不同。     

ENSO与南海SST关系的年代际变化

基于NOAA重建的海面温度(sea surface temperature,SST)资料和NCEP再分析大气资料,研究了ENSO(El Ni?o-Southern Oscillation)与南海SST关系的年代际变化。结果表明:ENSO影响南海SST的冬、夏季"双峰"现象发生了显著的年代际变化,即冬季的"峰值"自20世纪80年代显著减弱,而夏季的"峰值"稳定持续且在20世纪70年代之后增强;冬季"峰值"的减弱可能与冬季西北太平洋反气旋的年代际变化有关,夏季"峰值"的维持和增强可能与20世纪70年代之后印度洋SST"电容器"效应的增强有关。     

极区冰下海洋自动剖面观测系统及其应用

中国第25次南极考察期间,于2008年12月,首次将国内研制的冰下海洋自动剖面观测系统用于南大洋考察,在普里兹湾沿岸海冰上开展冰下海洋观测,获得了连续数日的冰下上层海洋温盐剖面数据,为研究浮冰区次表层暖水提供了连续现场观测资料。文中简单介绍了自动剖面系统的技术特点和布放方法以及在南极海域的应用,为以后开展极区冰下海洋观测项目提供参考。     

基于产量历史丰歉气象影响指数的河北省马铃薯产量预报

马铃薯是河北省主要种植作物之一,其生长发育和产量形成与气象条件密切相关,开展马铃薯产量预报对河北省粮食安全具有重要意义。本文利用河北省1982—2018年马铃薯产量数据、主产区24个气象站逐日气象资料,分别利用大概率法和加权平均法预报河北省马铃薯单产。产量预报模型对2001—2015年马铃薯产量预报试验结果表明,利用大概率法和加权平均法预报单产丰歉气象影响指数增减趋势平均准确率分别为62.2%和88.9%,定量预报平均准确率分别为84.2%和90.2%。对2016—2018年河北省马铃薯单产预报检验结果表明,大概率法在3年的9次预报中单产丰歉气象影响指数增减趋势有4次预报错误,加权平均法仅有1次错误；大概率法和加权平均法的平均定量预报准确率分别为86.9%和97.4%。加权平均法预报准确率高于大概率法,说明加权平均法更适合于河北省马铃薯产量预报。     

辽宁西部翼龙类化石的首次发现

辽宁北票义组中的翼龙个体中等大小，尾短，具腹肋，前肢粗壮，桡、尺骨长于翼掌骨，骨肢跖骨极细长，第Ｖ趾退化但未消失等特征，表明它应为翼手龙亚目早期类型中一个新的属种－－杨氏东方翼龙。这是辽西翼龙类化石的首次发现，为进一步确定热河动物群的性质，地质时代，以及研究古地理古环境等提供了新资料。     

应用Sinkhorn距离和图正则约束的高效解混算法

高光谱盲解混是解决混合像元问题的重要技术。其中,非负矩阵分解凭借其明确的物理意义,为无监督线性光谱解混的发展奠定了基础。由于传统非负矩阵分解采用欧氏距离度量原始矩阵与重构矩阵之间的误差,因而不能有效挖掘各维度特征间关系,影响解混精度。为充分利用高光谱图像中丰富的相关特征,本研究在地球移动距离的基础上引入熵正则约束,用Sinkhorn距离代替欧氏距离,建模不同维度特征之间的关系。同时,为刻画数据的流形结构,将图正则项作为丰度的约束条件,提出了一种基于Sinkhorn距离和图正则约束的非负矩阵解混算法。本研究采用乘性迭代规则对提出的解混模型进行求解,在模拟数据集、Urban数据集以及Jasper数据集上进行实验,实验结果验证了所提出算法的有效性。     

耕作模式对河西绿洲灌区夏玉米农田土壤呼吸的影响北大核心CSCD

以河西绿洲灌区夏玉米农田土壤为研究对象,设置免耕(NT)和传统耕作(CT)两种耕作方式,玉米间作小麦(W/M)、玉米小麦轮作(W→M)和麦后插播冬油菜还田玉米轮作(W-G→M)3种种植模式,探讨河西绿洲灌区不同耕作模式对夏玉米农田土壤呼吸变化特征的影响。测定夏玉米不同生育时期土壤呼吸速率、土壤温度和土壤含水量。结果表明:河西绿洲灌区不同耕作模式下夏玉米农田土壤呼吸有着明显的单峰型日变化,且峰值出现在15:00左右,玉米生育期峰值出现在拔节期(6月上旬)。土壤呼吸速率与土壤温度、土壤含水量均显著正相关,且土壤呼吸速率日变化主要受5 cm土壤温度影响。6种耕作模式的土壤呼吸的温度敏感性Q10值为1.60~2.70,免耕均高于传统耕作,且依次为NT W→M>NT W/M>NT W-G→M>CT W-G→M>CT W→M>CT W/M。河西绿洲灌区不同耕作模式下夏玉米农田土壤呼吸不仅受土壤温度影响,还受土壤含水量的影响。