Thermodynamic properties of snow cover on sea ice during the austral summer in Prydz Bay,East Antarctica

The thermodynamic properties of snow cover on sea ice play a key role in the ice-ocean-atmosphere system and have been a focus of recent scientific research. In this study, we investigated the thermodynamic properties of snow cover on sea ice in the Nella Fjord, Prydz Bay, East Antarctica(69°20′S, 76°07′E), near the Chinese Antarctic Zhongshan Station. Our observations were carried out during the 29th Chinese National Antarctic Research Expedition. We found that the vertical temperature profile of snow cover changed considerably in response to changes in air temperature and solar radiation during the summer. Associated with the changes in the temperature profile were fluctuations in the temperature gradient within the upper 10 cm of the snow cover. Results of previous research have shown that the thermal conductivity of snow is strongly correlated with snow density. To calculate the thermal conductivity in this study, we measured densities in three snow pits. The calculated thermal conductivity ranged from 0.258–0.569 W?m-1?K-1. We present these datasets to show how involved parameters changed, and to contribute to a better understanding of melting processes in the snow cover on sea ice.     

溶藻弧菌acfA基因克隆与生物信息学分析

溶藻弧菌引起海水养殖产业弧菌病的主要病原,附着定植因子基因acfA是溶藻弧菌重要毒力基因之一,其表达产物是溶藻弧菌有效定植在宿主肠道上所必需的蛋白。根据弧菌属细菌acfA基因基因保守区设计引物,采用Touchdown PCR扩增acfA基因部分序列,Inverse PCR和Nested PCR扩增已知序列侧翼序列,成功克隆了溶藻弧菌acfA基因全长。克隆的acfA基因序列全长为743 bp,开放阅读框长度为648 bp组成,共编码215个氨基酸,在5′端上游未发现-35区和-10区序列。演绎的ACFA蛋白N端有18个氨基酸信号肽序列,表明该蛋白是分泌型蛋白;蛋白结构分析表明主要由α螺旋和不规则卷曲构成。BLAST分析表明,该蛋白氨基酸序列与其他弧菌相应蛋白同源性较高,是较保守的外膜蛋白。     

基于拓扑与形态特征的城市道路交通状态空间自相关分析

城市道路交通状态具有空间自相关特征。某一道路交通状态的变化会对其周边道路产生影响,故把握道路交通状态的空间自相关性是提高交通规划、交通预测水平的基础。然而,城市道路交通状态又具有空间异质性,即道路交通状态的影响扩散并非各向同性,其使得道路交通状态空间自相关性的度量更为复杂,因此仅从地理空间下道路之间的邻近关系出发进行分析有失偏颇。同时,城市道路具有拓扑结构特征和几何形态特征,二者对于交通状态自相关性的影响和制约,却未引起足够重视。本文从城市道路的拓扑结构特征和几何形态特征出发,提出了一种新的交通状态空间自相关路段识别规则,即基于交通状态变化的路段空间识别规则,通过拓扑社区发现方法刻画路段在空间上的聚集特征,同时,基于Stroke跟踪的几何形态概化来描述道路交通状态变化影响的空间异质性。结果表明,利用本文提出的识别规则产生的交通状态自相关路段集合,较仅考虑地理空间邻近或拓扑结构的识别规则更为合理,更好地揭示了城市道路交通状态的空间自相关特征。     

大数据时代的人类移动性研究

人类个体/群体移动特征是多学科共同关注的研究主题。移动定位、无线通讯和移动互联网技术的快速发展使得获取大规模、长时间序列、精细时空粒度的个体移动轨迹和相互作用定量化成为可能。同时,地理信息科学、统计物理学、复杂网络科学和计算机科学等多学科交叉也为人类移动性研究的定量化提供了有力支撑。本文首先系统总结了大数据时代开展人类移动性研究的多源异构数据基础和多学科研究方法,然后将人类移动性研究归纳为面向人和面向地理空间两大方向。面向人的研究侧重探索人类移动特性的统计规律,并建立模型解释相应的动力学机制,或分析人类活动模式,并预测出行或活动;面向地理空间的研究侧重从地理视角分析人类群体在地理空间中的移动,探索宏观活动和地理空间的交互特征。围绕这两大方向,本文评述了人类移动性的研究进展和存在问题,认为人类移动性研究在数据稀疏性、数据偏斜影响与处理、多源异构数据挖掘、机器学习方法等方面依然面临挑战,对多学科研究方法的交叉与融合提出了更高要求。     

基于关联规则的故障诊断方法研究

提高自动气象站设备运行能力和观测数据的质量状况成为影响气象预测预报服务的准确性和气象事业发展的关键。然而中国现在业务运行的自动气象站设备并没有内置的故障检测装置,也没有完善的自检系统。但是气象要素(温湿压风雨)的变化往往是相互关联的,为了提高自动气象站数据质量,及时有效地判断设备故障。从大量观测数据试验结果进行研究,提出一种基于关联规则的故障综合诊断方法。通过使用Apriori挖掘算法,得到各气象要素及其变化量之间的强关联规则,通过实际观测数据验证2012年7月26日08时江西南昌站湿度传感器发生故障。     

基于遗传算法的瞬变电磁法线圈阵列优化设计

为解决瞬变电磁检测技术遇到地底干扰物时在探测精度方面的不足,从载流直导线出发,利用磁场矢量叠加原理,计算单个正三角形空间磁场分布,设计了一种正三角形发射线圈阵列。为得到更好的磁聚焦特性,利用遗传算法对线圈阵列的具体参数进行优化。仿真结果表明:87.5%及以上的磁场能量集中在半径0.113m的特定区域内。说明该线圈阵列在较小目标区域实现了聚焦,具有良好的聚焦性,可以应用在瞬变电磁检测技术发射回线中。     

Verifying Fossil-Fuel Carbon Dioxide Emissions Forecasted by an Artificial Neural Network with the GEOS-Chem Model

In this study, the authors developed an en- semble of Elman neural networks to forecast the spatial and temporal distribution of fossil-fuel emissions （ff） in 2009. The authors built and trained 29 Elman neural net- works based on the monthly average grid emission data （1979-2008） from different geographical regions. A three-dimensional global chemical transport model, God- dard Earth Observing System （GEOS）-Chem, was applied to verify the effectiveness of the networks. The results showed that the networks captured the annual increasing trend and interannual variation of ff well. The difference between the simulations with the original and predicted ff ranged from -1 ppmv to 1 ppmv globally. Meanwhile, the authors evaluated the observed and simulated north-south gradient of the atmospheric CO2 concentrations near the surface. The two simulated gradients appeared to have a similar changing pattern to the observations, with a slightly higher background CO2 concentration, - 1 ppmv. The results indicate that the Elman neural network is a useful tool for better understanding the spatial and tem- poral distribution of the atmospheric C02 concentration and ft.     

大气初始场对短期气候数值预测的影响

利用中国科学院大气物理研究所发展的九层大气环流模式(简称IAP 9L2°×2.5°-AGCM)分析了大气初始场对短期气候数值预测的影响,分别从实际观测海温、海冰的外强迫和气候态海温、海冰的外强迫出发,进行两组集合回报试验,每组包含3个试验,分别将实时NCEP-Ⅱ资料和对NCEP-Ⅱ资料经5 d平滑、11 d平滑后的资料作为大气初始场,进行17 a(1988—2004年)集合回报试验,采用相关分析方法对试验结果进行对比分析。结果表明,比较相关系数定量检验出大气初始场对热带地区可预报性影响较小,而对中、高纬度地区影响很大。通过对6个试验中对应气象要素在对流层各层距平时间相关系数以及17 a空间异常相关系数均值比较分析发现对东亚(中国)地区夏季气候而言,NCEP-Ⅱ资料经5 d平滑后生成的大气初始场对应回报试验结果相对最好。     

夏季贝加尔湖南侧环流异常的前兆信号

利用1978—2012年NCEP/NCAR逐月再分析资料,对夏季贝加尔湖南侧环流异常的前兆信号进行分析。结果表明:前期冬季印度尼西亚到西太平洋地区对流与夏季贝加尔湖南侧反气旋式环流异常存在一致的变化,为预测夏季贝加尔湖南侧环流异常的前兆信号之一。即当前期冬季印度尼西亚到西太平洋地区对流活动偏强时,夏季对流区北抬至青藏高原西侧,进而有利于贝加尔湖南侧反气旋式环流异常的发生和维持。但是,进一步研究表明,夏季西印度洋对流活动异常将干扰青藏高原及其西侧的对流上升运动对贝加尔湖环流的影响。当夏季西印度洋对流偏强时,前期冬季印度尼西亚到西太平洋对流和夏季青藏高原西侧对流变化表现出不一致。偏强的西印度洋对流将干扰青藏高原及其西侧的对流上升运动对贝加尔湖环流的影响,进而不利于贝加尔湖南侧反气旋式环流异常的形成。当夏季西印度洋对流异常弱时,前期冬季印度尼西亚到西太平洋地区的对流可能引起夏季贝加尔湖南侧环流异常,两者呈现一致的变化;但当夏季西印度洋对流强盛时,将可能改变上述两者的变化关系。     

2010—2011年东海藻华高发区水体层化对东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense Lu)藻华的影响

本文通过2010年和2011年不同时空角度对东海原甲藻藻华进行调查,研究水体层化对藻华发生和发展的影响。结果显示,起初东海原甲藻在50m等深线附近的外海繁殖与聚集,然后随着台湾暖流与长江冲淡水的相互作用,东海区域水体层化现象加剧,其细胞丰度越来越大,直至藻华发生并持续推进到近岸。大部分东海原甲藻细胞位于层化水体上方,而且当水体层化现象明显时,藻华的发展最为迅速且呈大规模爆发状态。结果还显示当出现叶绿素高值层时,总是伴随出现温盐突变现象。本项研究不仅第一次从时间角度记录了东海原甲藻藻华的发展动态,而且还发现了东海水体层化现象为东海原甲藻藻华的发生和发展提供了多种环境因子条件,这为该藻华的监控和预测提供了重要的科学依据。