A fundamental theorem for eco-environmental surface modelling and its applications

We propose a fundamental theorem for eco-environmental surface modelling(FTEEM) in order to apply it into the fields of ecology and environmental science more easily after the fundamental theorem for Earth's surface system modeling(FTESM). The Beijing-Tianjin-Hebei(BTH) region is taken as a case area to conduct empirical studies of algorithms for spatial upscaling, spatial downscaling, spatial interpolation, data fusion and model-data assimilation, which are based on high accuracy surface modelling(HASM), corresponding with corollaries of FTEEM. The case studies demonstrate how eco-environmental surface modelling is substantially improved when both extrinsic and intrinsic information are used along with an appropriate method of HASM. Compared with classic algorithms, the HASM-based algorithm for spatial upscaling reduced the root-meansquare error of the BTH elevation surface by 9 m. The HASM-based algorithm for spatial downscaling reduced the relative error of future scenarios of annual mean temperature by 16%. The HASM-based algorithm for spatial interpolation reduced the relative error of change trend of annual mean precipitation by 0.2%. The HASM-based algorithm for data fusion reduced the relative error of change trend of annual mean temperature by 70%. The HASM-based algorithm for model-data assimilation reduced the relative error of carbon stocks by 40%. We propose five theoretical challenges and three application problems of HASM that need to be addressed to improve FTEEM.     

承德地震台VP型宽频带垂直摆运行效能分析

与VS型垂直摆各项参数进行对比,分析VP型宽频带垂直摆具有的优势。采用VS、VP型垂直摆记录资料,对比数据连续率、完整率及固体潮记录能力、同震变化等;分析VP型垂直摆精度、潮汐因子绝对误差、相位误差等,以偏离正常年变背景为基准,判断其数据记录是否异常,并分析年变特征,拟合观测数据分析异常特征,通过R值评分,进一步分析承德地震台VP型宽频带垂直摆映震能力。分析发现,VP型宽频带垂直摆记录固体潮和同震曲线的能力较好,精度较高,潮汐因子误差及绝对误差较小,产出数据更为可靠,异常信息更为明显,映震能力更高。     

河蚬(Corbicula fluminea)对霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)生物扰动的抑制效应

近年来太湖局部区域水体富营养化仍有加剧趋势,这可能与底栖动物生物扰动促进沉积物营养盐释放有关.耐污种霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)与常被用于生态修复的河蚬(Corbicula fluminea)均为太湖底栖动物优势种类,本文设计了双因素4组处理(对照组、河蚬组、霍甫水丝蚓组和混合组(霍甫水丝蚓和河蚬))的室外受控实验,研究在太湖2种种群分布交错区,河蚬能否对霍甫水丝蚓的生物扰动产生抑制效应.结果表明:霍甫水丝蚓扰动能显著增加水体总氮、总磷浓度,同时促进浮游植物生长;河蚬通过滤食和生物沉降作用显著降低水体总氮、总磷和悬浮物浓度,抑制浮游植物生长,从而促进了底栖藻类的生长;河蚬对霍甫水丝蚓生物扰动效应有抑制作用.     

对东日本大地震序列潜热通量异常现象的讨论

用美国国家环境预报中心的表面潜热通量数据,对2011年东日本大地震序列前后所出现的潜热通量异常展开讨论,结合主震震中周边区域在1991~2011年的中强地震序列数据,分析了潜热通量异常与地震之间的关系。结果表明:(1)东日本大地震前的潜热通量剧烈变化不一定是异常,且不一定由此次地震活动引起;(2)该研究区域内20年间出现过多次有疑似"热异常"却无明显震例与之相对应的情况;(3)该研究区域内20年间有超过60%的中强地震震前并无"热异常"出现;(4)在研究潜热通量变化是否属于异常时,应尽量多地考虑各个方面的影响因素,科学合理地设定判断参数;(5)在研究潜热通量异常与地震的关系时,应对特定区域作长时间序列分析,而不是单纯针对短期内的个别震例进行判别。     

山西省4口井(泉)水化学特征与水氡映震效能研究

对山西4口水化学观测井（泉）及周边地表水进行水化学和氢氧同位素分析,利用Piper图、durov图、Na-K-Mg三角图等方法研究其水化学特征及成因,得出井（泉）水岩平衡程度、热储温度、地下水循环深度及地下水补给来源详情;分析了井（泉）水氡测项映震特征,应用水氡映震效果与水岩平衡程度、地下水循环深度表现出的特征,评价了地震监测效能。评价结果显示夏县井、奇村井优于临猗井,适于开展地震水化学观测;定襄泉应用该水化学方法评价尚存不足之处,需要探索适用于该类观测泉点的物理与化学相结合的评价方法。     

基于高速公路流的东北大都市区边界识别与结构特征研究

利用高速公路收费站数据分析东北大都市区的空间边界与中心-外围结构特征。研究发现,① 中心城市高速公路流随距离的分布符合距离衰减规律,随规模位序的累积分布符合“二八定律”,但在具体的指标阈值上却表现出显著差异。② 四大都市区在空间上相连,以较小的国土面积承载了区域主要的社会经济活动。沈阳都市区和大连都市区在城镇关联体系中已实现融合;沈阳都市区、长春都市区、哈尔滨都市区间的空间联系则相对松散。③ 高速公路流空间下,各大都市区中心-外围空间结构表现出空间圈层、功能廊道和边界切割的典型特征。     

1978-2014年唐山市中心建设用地扩展时空分析

针对城市的外延式扩展过程中存在的问题,该文基于多时相遥感数据,采用监督分类法初分、决策树分类法再分的解译方法高精度地提取了唐山市中心建设用地,定量分析其在1978—2014年的时空扩展特征。研究发现,唐山市城市建设用地在研究期间呈外延扩张态势,市中心以高速填充—中速填充—快速填充—快速外延式扩展为主要特点;受地质条件影响,唐山市城市扩张方向为地质条件较好的西北方向;城市扩展过程中仍存在土地利用率不高的问题,城市空间紧凑度日趋离散,但内部联系理论上相对紧密。该研究对于了解城市空间扩展形态、方向和规律提供了方法和数据参考,可为优化城市发展布局提供一定数据支撑。     

Analysis of Buoyancy Module Auxiliary Installation Technology Based on Numerical Simulation

To reduce the requirement for lifting capacity and decrease the hoist cable force during the descending and laying process of a subsea production system (SPS), a buoyancy module auxiliary installation technology was proposed by loading buoyancy modules on the SPS to reduce the lifting weight. Two models are established, namely, the SPS lowering-down model and the buoyancy module floating-up model. The main study results are the following: 1) When the buoyancy module enters the water under wave condition, the amplitude of tension fluctuation is twice that when SPS enters water; 2) Under current condition, the displacement of SPS becomes three times larger because of the existence of the buoyancy module; 3) After being released, the velocity of the buoyancy module increases to a large speed rapidly and then reaches a balancing speed gradually. The buoyancy module floats up at a balancing speed and rushes out from the water at a pop-up distance; 4) In deep water, the floating-up velocity of the buoyancy module is related to its mass density and shape, and it is not related to water depth; 5) A drag parachute can reduce floating-up velocity and pop-up distance effectively. Good agreement was found between the simulation and experiment results.     

大叶藻微粒体GST基因对温度胁迫响应的分子机制

为了分析鳗草（Zostera marina）中微粒体谷胱甘肽S-转移酶在不同温度下的基因表达规律以及响应机制,本文通过在大肠杆菌中表达ZmGST,纯化重组蛋白以及热稳定性分析,以此为进一步阐述Z. marina的种群退化机制并提供理论依据。总之,鳗草中的微粒体GST的热稳定性和其对温度变化的响应决定了其对温度的耐受范围,并进而影响其恢复力。     

水平非均匀性蒸发波导诊断及其对雷达探测的影响

蒸发波导是发生在海气边界层的一种异常折射现象,因为其分布广、发生概率大,所以被认为是对海上电子装备影响最为显著的波导类型。然而由于其形成机制复杂,且在近岸地区存在水平不均匀性,使得目前非均匀蒸发波导的诊断及其应用还未能落实到实际工作中。针对这一现状,首先利用G L Geernaert的方法修正了Monin-Obukhov相似理论,将其扩展到海洋大气表面边界层不均匀条件下;其次在Babin模式的基础上引入张强普适函数的非线性修正因子与阵性风速,从而将蒸发波导诊断模式的适用范围拓展到近海沿岸地区和甚低风速条件下。并在此基础上研究了蒸发波导水平非均匀性对雷达探测的影响,得到了水平非均匀蒸发波导能够改变均匀波导环境下雷达的探测距离及其盲区的分布。