Dynamic Response of a Riser Under Excitation of Internal Waves

In this paper, the dynamic response of a marine riser under excitation of internal waves is studied. With the linear approximation, the governing equation of internal waves is given. Based on the rigid-lid boundary condition assumption, the equation is solved by Thompson-Haskell method. Thus the velocity field of internal waves is obtained by the continuity equation. Combined with the modified Morison formula, using finite element method, the motion equation of riser is solved in time domain with Newmark-β method. The computation programs are compiled to solve the differential equations in time domain. Then we get the numerical results, including riser displacement and transfiguration. It is observed that the internal wave will result in circular shear flow, and the first two modes have a dominant effect on dynamic response of the marine riser. In the high mode, the response diminishes rapidly. In different modes of internal waves, the deformation of riser has different shapes, and the location of maximum displacement shifts. Studies on wave parameters indicate that the wave amplitude plays a considerable role in response displacement of riser, while the wave frequency contributes little. Nevertheless, the internal waves of high wave frequency will lead to a high-frequency oscillation of riser; it possibly gives rise to fatigue crack extension and partial fatigue failure.     

On the Generation and Evolution of Internal Solitary Waves in the Andaman Sea

Internal solitary waves(ISWs) are ubiquitous in the Andaman Sea, as revealed by synthetic aperture radar images; however, their generation mechanisms and corresponding influencing factors remain unknown. Based on a nonhydrostatic two-dimensional model, the generation of ISW packets along the transect of a channel lying between Batti Malv Island and Car Nicobar Island is investigated. Moreover, the influences of topographic characteristics, seasonal stratifications, and tidal forcings are analyze...     

三峡库区典型样带潜热通量遥感反演与验证

本文以三峡库区腹地的部分地区为典型样带,利用遥感数据的时效性和区域性优势,结合常规气象数据,定量反演样带地表潜热通量,并对比验证遥感反演方法的可行性和可靠性。结果表明：潜热通量在不同地表覆被状况下呈现较大差异,城镇居民区和无植被覆盖区一般在20~80W·m^-2;人工林场、山区森林及草灌和山前农作区在180~280W·m^-2;水体则分布在420~470W·m^-2,潜热通量整体呈现出随地表覆被变化而变化的空间异质性。此外,由于库区地表覆被类型多样,并受到山区起伏地形地貌的影响,潜热通量在空间分布上的地形分异特征也较显著。     

中国海风能密度预报

利用NCEP预报风场,对2013年3月中旬发生在中国海的一次强冷空气过程进行分析,并利用预报风场计算得到这期间的风能密度,实现"风能密度数值预报",可为风电机采集风能提供日常保障,以提高装备的采集、转换效率。结果表明,1)NCEP预报风场可以很好地刻画冷空气给中国海带来的大风过程,从曲线走势、相关系数、偏差、均方根误差、平均绝对误差等分析也发现,NCEP预报风速在中国海具有很高精度。2)冷空气影响的海域,伴有明显的大风的过程,风能密度也出现明显的增幅。冷空气影响渤海时,该海域大部分区域的风速在10 m/s以上,大值中心在16 m/s以上;风能密度基本都在1 400 W/m2以上。冷空气影响的海域容易出现10 m/s以上的大风,对应区域的风能密度基本都在1 400 W/m2以上;冷空气的边缘海域风速也在8 m/s以上,风能密度在350 W/m2以上。3)利用NCEP预报风场,对海上风电场的风速、风能密度进行预报是可行的,可为风能开发、防灾减灾提供科学依据。     

济阳坳陷上地壳速度结构与地热相关性研究

济阳坳陷及周边地区位于华北板块东部,是板内伸展沉积构造。目前研究区水热型地热资源开发利用程度较高,但上地壳热源传导机制研究较少,济阳坳陷及周边地区的高分辨率三维地壳速度结构有助于探讨该区热源富集规律。利用双差层析成像方法,获得了研究区三维地壳的速度结构,通过与地温场特征比对分析,认为上地壳速度结构与深部热源传导规律密切相关。根据反演结果,发现聊考-齐广断裂西北0～5km深度存在大规模低速层,这与区域厚度较大的沉积地层有关;聊城东部、埕宁隆起等区域表现为明显的高速异常,隆起区地温增温率明显高于凹陷区,这与储层下部地层导热能力有关;东营地区10km以下速度普遍较高,下地壳热流值贡献稳定;燕山晚期以来鲁中南部隆起对研究区地壳的拖拽拉伸是济阳坳陷内地热田最直接的构造影响因素,形成的多组地堑构造是水热型沉积盆地地热田边界的重要控制因素。     

ChinaFLUX CO2通量数据处理系统与应用

CO₂通量观测数据的规范处理及其高质量数据产品的发布,是CO₂通量及其相关领域研究的前提和基础。为解决目前通量观测数据处理工作中存在的过程繁琐、方法不统一、处理不及时等问题,本研究以MATLAB为开发工具,利用其强大的数学计算功能和可视化GUI技术,集成目前主要的通量数据处理方法,开发了一套具有自主知识产权的中国通量网(ChinaFLUX)通量观测数据处理系统。该系统的处理对象为30min的CO₂通量观测数据,其主要处理步骤包括湍流通量计算、观测数据的质量控制/质量保证、缺失观测数据的插补,以及不同时间尺度下碳交换量的分解和计算等。该系统自动化程度高、可视化程度强,为ChinaFLUX通量观测数据处理及服务提供了一个良好的平台。     

Deformation and Stress Analysis of the Deepwater Steel Lazy Wave Riser Subjected to Internal Solitary Waves

The dynamic response of the steel lazy wave riser(SLWR) subjected to the internal solitary wave is a key to assessing its application feasibility. The innovation of this paper is to study the dynamic response properties of the SLWR with large deformation characteristics under internal wave excitation. A numerical scheme of the SLWR is constructed using the slender-rod theory, and the internal solitary wave(ISW) with a two-layer seawater model is simulated by the extended Korteweg–deVries equatio...     

Validation of Global Evapotranspiration Product (MOD16) Using Flux Tower Data from Panjin Coastal Wetland,Northeast China

Recent advances in remote sensing technology and methods have resulted in the development of an evapotranspiration(ET) product from the Moderate Resolution Imaging Spectrometer(MOD16). The accuracy of this product however has not been tested for coastal wetland ecosystems. The objective of this study therefore is to validate the MOD16 ET product using data from one eddy covariance flux tower situated in the Panjin coastal wetland ecosystem within the Liaohe River Delta, Northeast China. Cumulative ET data over an eight-day period in 2005 from the flux tower was calculated to coincide with the MOD16 products across the same period. Results showed that data from the flux tower were inconsistent with that gained form the MOD16 ET. In general, results from Panjin showed that there was an underestimation of MOD16 ET in the spring and fall, with Biases of -2.27 and -3.53 mm/8 d, respectively(–40.58% and -49.13% of the observed mean). Results for Bias during the summer had a range of 1.77 mm/8 d(7.82% of the observed mean), indicating an overestimation of MOD16 ET. According to the RMSE, summer(6.14 mm/8 d) achieved the lowest value, indicating low accuracy of the MOD16 ET product. However, RMSE(2.09 mm/8 d) in spring was the same as that in the fall. Relationship between ET and its relevant meteorological parameters were analyzed. Results indicated a very good relationship between surface air temperature and ET. Meanwhile a significant relationship between wind speed and ET also existed. The inconsistent comparison of MOD16 and flux tower-based ET are mainly attributed to the parameterization of the Penman-Monteith model, flux tower measurement errors, and flux tower footprint vs. MODIS pixels.     

基于夜间灯光和人口密度数据的京津冀GDP空间化对比

国内生产总值（GDP）是衡量地区经济发展水平的重要指标,GDP的空间化可以为灾害风险分析等多学科交叉研究提供基础数据。空间化代用数据的选择是社会经济统计数据空间化的关键,本文以京津冀地区作为研究区,将夜间灯光、全球人口密度（LandScan）和亚洲人口密度（AsiaPop）空间分布信息作为代用数据,将市级GDP统计数据空间展布到栅格单元,以绝对误差、相对误差和均方根误差为指标,利用县级统计数据对展布结果进行误差分析,并对比3种数据对GDP空间模拟的表达效果。结果表明：相对于夜间灯光和LandScan数据,AsiaPop模拟得到的综合误差最小;基于夜间灯光和LandScan的GDP空间展布误差格局比较接近,即存在经济较发达的市辖区GDP值被低估、市郊区县GDP被高估的误差“两极区”倾向,而基于AsiaPop的GDP空间展布误差格局与经济发展水平关系不密切。因此,利用单一代用数据很难合理地反映经济活动的空间分布,综合夜间灯光、人口密度、道路和建筑物等多源空间数据是提高GDP空间展布精度的发展趋势。     

1990—2020年中国能源开采和加工场地多源数据综合制图与时空变化分析

由于当前缺乏有效的能源开采和加工场地精细化遥感探测方法和高精度的数据产品,全国尺度的能源开采和加工场地时空分布规律的认识仍显不足。本研究基于高分辨率遥感影像、土地利用/覆盖数据、网络爬虫数据、OSM地图数据和环境专题数据等信息,发展了基于多源数据融合和专家知识参与获取的能源开采和加工场地遥感识别和精细化制图的技术方法,研发了1990、2000、2010和2020年共4期的中国能源开采和加工场地分布数据产品及2010—2020年场地植被恢复信息数据产品,作为中国土地利用/覆盖变化数据的组成部分（CLUD-Mining）。CLUD-Mining具有较高的质量和可靠性,数据产品平均精度为91.75%;中国能源开采和加工场地开发建设的面积呈现先增长后减少的发展趋势,1990—2010年,面积增长速度从55.22 km²/a上升到95.51 km²/a,而2010—2020年呈现负增长,平均每年减少27.28 km²;此外,2010—2020年场地植被恢复面积达746.76 km²,主要集中在华北区和西南区;中国能源开采和加工场地分布格局逐渐由东部地区向西部地区转移。本研究对提升中国能源开采和加工场地时空分布特征的认识具有重要意义,可为场地污染治理和生态修复提供重要的数据基础。     

A New Method for In-Situ Measurement of Internal Solitary Waves Based on the Stimulated Raman Scattering in Optical Fibers

In-situ measurement of internal solitary waves (ISWs) is complicated in the ocean due to their randomness.At present,the ISWs are mainly detected by the chain structure of conductivity-temperature-depth systems (CTDs) or temperature sensors.The high cost limits the spatial resolution,which ultimately affects the measuring accuracy of the ISW amplitude.In this paper,we developed an experimental measurement system for detecting ISWs based on the stimulated Raman scattering in distributed optical f...     

浮动车轨迹数据聚类的有向密度方法

为了充分挖掘浮动车轨迹数据的潜在特性,本文在OPTICS空间密度聚类算法基础上,提出了一种有向密度的快速聚类方法(D-OPTICS)。该方法通过扇形空间邻域计算其有向密度信息,并基于方向信息约束其密度可连通性,通过有向可达距离曲线生成数据基本簇,最后,通过空间网格及类簇聚合等优化方法,实现其大规模浮动车轨迹数据的快速聚类处理。通过有向时空数据的聚类分析,发现浮动车轨迹的时空分布特性,以提取复杂路网的结构信息。本文以福州市大规模浮动车轨迹数据,对D-OPTICS进行了系统实验,分析表明,该算法可实现浮动车轨迹数据的快速有向密度聚类分析,有助于挖掘发现时空轨迹数据的分布规律,且基于聚类结果提取了福州市区复杂路网的有向拓扑结构图。同时,与DBSCAN及OPTICS等传统的密度聚类算法进行性能对比,实验表明,D-OPTICS算法能更好地支持大规模浮动车轨迹数据的处理要求。     

利用反射地震资料中的面波研究剖面浅部结构

本研究利用浅层反射地震数据中的面波信息反演提取近地表横波速度结构,取得了较好的效果。该方法在一定程度上可弥补浅部反射资料的缺失,进而提高近地表结构探测的可靠性,同时也实现了对地震资料的充分利用。     

基于夜间遥感和POI的荆门市能耗空间定量化分析

以全球变暖和极端气候为主要特征的气候变化已成为世界各国普遍关注的重大环境问题,全球性的碳排放问题亟待解决已是非常明确的科学共识.然而城市能源消耗尤其是在街道街区尺度能源消耗空间定量化研究目前较少,不利于城市采取精准控制、优化能源结构和减少碳排放措施.本文以资源型城市荆门作为案例城市,以夜间遥感数据、POI等空间数据为基...     

基于机载LiDAR点云的约束BSP模型重建方法

针对现有基于机载激光点云的建筑物重建方法自动化程度较低且建筑物外轮廓精度无法保证的问题,提出一种融合已有的高精度建筑物外轮廓测绘数据成果与机载雷达数据的建筑物重建方法。以及方法从建筑物点云数据获取、屋顶面分割、结构线检测、几何拓扑重建和模型生成的建筑物三维重建过程中的关键步骤。最后,通过实验验证各个步骤的有效性与可用性。     

利用SH横波反射资料中的勒夫面波反演浅部横波速度结构

由于勒夫波速度与纵波速度无关,勒夫波多道分析方法具有频散曲线简单、能量清晰、反演过程中未知参数少、对初始模型依赖小、反演结果稳定、分辨率高等特点。实验结果表明,利用浅层SH横波反射地震数据中的勒夫面波信息,反演得到近地表横波速度结构,在浅层地质构造、断层位置、上断点埋深等方面与浅层SH横波反射地震剖面以及地质钻孔数据吻合较好。该方法可为地下构造解释提供更多依据,提高探测成果的可靠性。     

一种以FCD模型从SPOT影像提取植被覆盖率的方法

论及以FCD模型原理提取植被覆盖率的方法;同时,针对SPOT影像的波段特征,重新构造了相关指数:植被指数(VI)、裸土指数(BI)和阴影指数(SI),并在ERDAS软件系统上对该方法进行了实验。然后,通过野外实地考察,应用 GPS、数码相机等进行实地采点,并对该方法得出的结果进行了验证。结果表明,总体精度达到了80％以上,说明该方法具有较高的提取精度,能满足大中尺度的植被覆盖率调查要求。     

基于GPS和水准数据的微粒群算法联合反演祁连山北缘断裂三维滑动速率

将微粒群算法与位错理论模型相结合,采用中国地壳运动观测网络提供的青藏高原地区2001~2004年GPS测量数据和2000~2006年水准测量数据,通过常规定权和附有相对权比的方法对祁连山北缘断裂的三维滑动速率进行联合反演,并与蚁群算法反演结果进行对比。结果表明,微粒群算法收敛速度快、稳定性高,结合经典位错理论模型,是一种可以有效求解断层三维滑动速率反演问题的优化算法,在大地测量反演领域极具应用潜力。     

规模GNSS网数据处理一体化方案与中国大陆水平格网速度场模型构建研究

针对当前大规模GNSS网在数据预处理、组织管理、基准站选取、处理策略、分区方案、质量检核与评估以及现有研究中速度场模型数据量小、连续性不佳、现势性不强等问题,首先基于2011~2017年陆态网260多个连续运行基准站的观测数据探讨大网解算的一体化数据处理流程,给出适用于大规模GNSS网数据处理的优化原则与质量评估方案,并着重分析不同的数据解算成果评估策略,其对大规模GNSS站网的高精度数据解算具有借鉴和参考意义;然后基于解算得到的ITRF2014框架下高精度速度场成果,采用克里金插值构建中国大陆水平格网速度场模型,并利用国内IGS站和陆态网区域站的精确速度值,对格网内插结果进行外部检验,结果表明,东、北方向速度残差的平均误差和中误差均小于2 mm/a,验证了模型的准确性、可靠性、简便性与现势性。     

MODIS数据的云顶高度反演

云的辐射特性和它的高度影响到辐射的收支可以导致地球的变暖或变冷,在地球大气能量收支平衡中．云具有特别显著的调节作用,是影响气候变化的一个重要因子。云顶性质包括云顶气压、云顶温度和有效云量或有效比辐射率。很多方法被用来从多光谱资料中估计云参数,而CO₂薄片算法(截断法)则是使用被动遥感资料反演云顶性质的重要方法之一。利用15μmCO₂吸收带的几个吸收不同的MODIS红外波段,对于大气不同高度层次的不同敏感度,通过从地球大气系统的几个CO₂波段同时测量向上红外辐射,以及大气的温度和透射率廓线的基础上,可以推断出云顶气压。这项技术应用于HIRS资料上已经有20年的历史,而EOS系列地球环境卫星的升空,使EOS上搭载的MODIS探测器成为第一个拥有CO₂薄片波段的高空间分辨率探测器。本文依据CO₂薄片算法(截断法)的理论模型结合实例讨论算法的特点及不足,同时分析其误差以利改进。