风云静止卫星地表温度产品空值数据稳健修复

静止卫星地表温度数据是研究昼夜气候和环境变化的重要参数。但现有发布的静止卫星地表温度数据由于受到云等大气因素的影响,往往出现数值缺失现象。针对该问题,提出基于昼夜变化模型的风云静止卫星地表温度空值数据的稳健修复方法。由多项式、傅里叶函数和高斯函数构建新的昼夜变化模型,并利用LevenbergMarquardt算法进行模型参数的求解与优化,进而实现空值修复。以风云2号F星数据(FY-2F)为例,模拟不同类型的像元缺失情况进行修复,并将不同模型修复结果与真实温度值比较,同时也对真实数据进行了测试。结果表明:本文提出的修复方法能有效对温度空值数据修复,且优于传统方法。     

地下水埋深对半干旱区典型植物群落土壤酶活性的影响

土壤酶活性是反映土壤功能的关键指标,尤其在受到水分限制的半干旱区,土壤水分驱动的土壤酶活性生态功能的变化可以改变土壤养分周转并影响土壤碳质量。地下水埋深对半干旱区典型植物群落土壤酶活性的影响机制尚不明晰。以半干旱区科尔沁沙质草地两种典型植物群落（白草Pennisetum centrasiaticum和差巴嘎蒿Artemisia halodendron）为研究对象,开展地下水埋深模拟试验,地下水埋深分别为0.5、1.0、2.0 m。分析不同土层的土壤理化性质和土壤酶活性,探讨不同地下水位埋深深度下不同植被类型土壤酶活性的变化特征。结果表明：4种土壤水解酶（酸性磷酸酶（AP）、葡萄糖苷酶（βG）、乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）和亮氨酸氨基肽酶（LAP））和2种氧化还原酶（过氧化氢酶（CL）和多酚氧化酶（POX））活性均受地下水位埋深和植被类型的影响。随着地下水埋深的增加,白草和差巴嘎蒿群落内土壤酶活性分别呈现不显著性和显著性的变化规律。同时,在各处理中土壤酶活性均随土层深度的增加而减小。地下水埋深对科尔沁沙质草地白草与差巴嘎蒿群落的土壤水解酶和氧化还原酶活性产生不同的影响。未来在半干旱区进行植被恢复时,建议考虑不同植物群落对地下水位变化的适应对策的差异,以更好地恢复半干旱区植物群落的地上地下生态系统功能。     

我国西南地区气压场振动对云南及邻区ML≥4.0级地震的临震调制

本文初步分析了近两年我国西南地区大气压力场(100多个台站资料)的变化对云南地震的影响,发现当云南地区外围(主要是四川盆地)24小时变压ΔP_(ij)现高值,并达到一定指标,即: ΔP_(ij)≥1.4σ_j,而在云南同时出现相对低压时,省内及邻近地区就有可能发生M_L≥4.0级地震,一般在7日或5日内发震。发震地点几乎都分布在低压强度最大的地区或高、低压切变带上。文章最后就这两者间的可能联系作了简要讨论。     

Uplift mechanism for a shallow-buried structure in liquefiable sand subjected to seismic load: centrifuge model test and DEM modeling

Based on a centrifuge model test and distinct element method(DEM), this study provides new insights into the uplift response of a shallow-buried structure and the liquefaction mechanism for saturated sand around the structure under seismic action. In the centrifuge test, a high-speed microscopic camera was installed in the structure model, by which the movements of particles around the structure were monitored. Then, a two-dimensional digital image processing technology was used to analyze the microstructure of saturated sand during the shaking event. Herein, a numerical simulation of the centrifuge experiment was conducted using a two-phase(solid and fl uid) fully coupled distinct element code. This code incorporates a particle-fl uid coupling model by means of a "fi xed coarse-grid" fl uid scheme in PFC3D(Particle Flow Code in Three Dimensions), with the modeling parameters partially calibrated based on earlier studies. The physical and numerical models both indicate the uplifts of the shallow-buried structure and the sharp rise in excess pore pressure. The corresponding micro-scale responses and explanations are provided. Overall, the uplift response of an underground structure and the occurrence of liquefaction in saturated sand are predicted successfully by DEM modeling. However, the dynamic responses during the shaking cannot be modeled accurately due to the restricted computer power.     

月球极区冻结模拟月壤物理力学特性研究

近年来越来越多的探测结果表明,月球极区永久阴影区月壤中存在水冰。水是人类赖以生存的化学物质,也是理解月球独特的形成与演化过程的关键环节。因此,各航天大国均将月球极区作为探月工程的重要目标。冻结月壤的导热系数和单轴抗压强度是月球极区原位探测取样的基础和关键参数。本研究采用低温试验研究了冻结模拟月壤的导热系数和单轴抗压强度。结果表明：冻结模拟月壤导热系数随含水率增大而线性增大,冻结模拟月壤的导热系数为0.2~1.3 W?m^-1?K^-1。冻结模拟月壤单轴压缩过程中发生脆性破坏,5%含水率冻结模拟月壤单轴抗压强度约为5 MPa,10%含水率冻结模拟月壤单轴抗压强度约为13 MPa。在初始加载阶段,干密度相同、含水率不同的冻结模拟月壤试样因微裂纹压密导致的应变量基本相同;在线弹性阶段,冻结模拟月壤有效弹性模量随含水率增大而增大,其主要原因是含水率增大使得月壤颗粒间的冻结强度增大;在破坏阶段,含水率较高的冻结模拟月壤表现出脆性破坏特征,含水率较低的冻结模拟月壤表现出更显著的塑性特征。研究结果将为月球永久阴影区水冰探测方案制定、探测器研制等提供基础的科学数据支撑。     

基于竖轴漩涡水动力特性的海底矿粒采集方法试验研究

随着新能源等新兴产业的高速发展,金属矿产资源需求激增,国内外争相发展深海采矿技术。基于竖轴漩涡的水动力特性,设计了一种带有4个切向射流喷嘴的吸盘式水力集矿装置,提出应用切向射流在集矿装置内诱导生成竖轴漩涡的新集矿方法。开展水力集矿模型试验,研究竖轴漩涡集矿流场流速分布特征;分析低、中、高3种旋流度流态下,集矿流量对矿粒运动轨迹和采集率的影响。结果表明：矿粒起动轨迹随着旋流度的增加,逐渐从混乱无序转向明显的圆周运动;在特定集矿流态下,矿粒采集率随集矿流量的增加不断提高;当矿粒采集率超过90%时,集矿流量需求随着旋流度的增加而减小。通过采矿车原理样机水池测试,初步验证了集矿装置的集矿性能,可为集矿装备的设计研发与论证提供借鉴。     

三峡库区不同城镇化梯度下河流pCO2动态及驱动因素

为研究河流溶解性CO_2(二氧化碳)对城镇化的响应,于2018年8月对三峡库区3条具有不同城镇化强度的河流——汝溪河、南河和桃花溪进行野外在线监测及取样分析,测定了样品有机质(溶解性有机碳DOC)、营养元素(溶解性总氮DTN、溶解性总磷DTP);利用Arc GIS解译各流域的土地利用组成,并利用碳酸盐平衡方程,通过p H、Alk(碱度)、水温计算不同城镇化梯度河流的p CO_2(CO_2分压).结果表明:建设用地占比从低到高依次为:汝溪河南河桃花溪,河流p CO_2依次为1790±1210、2006±3546、4094±4218μatm,与河流的城镇化梯度变化一致,河流水-气界面呈现为CO2源;DOC、DTN浓度、Alk、电导率在各河流间呈现显著性差异.DOC、DTN、DTP浓度和Alk的变化规律与河流的城镇化梯度一致.研究发现城镇化进程增加水体的p CO_2,引起区域城镇扩张进程中河流CO_2释放通量的增加,结论支持强人为活动影响增加河流碳释放的假设.     

面向流量管理的水动力对淡水藻类影响的概念机制

许多证据表明缓慢的水动力条件是水华暴发的重要诱因,尽管以临界流速和水体置换为基础的流量管理实践在水华控制中已见成效,但受限于水动力对藻类生长小生境的干扰机制尚不明晰,长期的流量管理实践效果并不理想.在长期野外观测、围隔实验和室内模拟等一系列研究的基础上,以现有水动力对藻类影响机制的讨论为依据,从细胞学角度提出了水动力对藻类生长影响的3种不同的概念机制,即低强度的水力扰动导致藻细胞外扩散层厚度变薄,有利于周边水体向藻细胞输送营养物质,促进藻类生长;中等强度的水力扰动导致藻类营养盐吸收及光合作用能力受损,抑制藻类生长;高强度的水流剪切导致藻细胞壁破损.基于该机制认为流量管理中临界流速应分别从水体置换和细胞学两方面考虑.研究结果可为流量管理中控制藻类水华暴发和维持水体水质的策略提供重要的理论支持.     

产业依托型淘宝村时空发展特征及其影响因素

电子商务在农村推进中,出现了淘宝卖家集聚于某些村落的现象,这些村落被称为淘宝村。近几年淘宝村在农村地区快速发展,有些淘宝村甚至成为带动县域经济发展的新引擎。以河北省羊绒产业集聚区为案例,运用ArcGIS空间分析方法,探讨了县域尺度下基于当地产业发展起来的淘宝村的时空发展特征,并尝试分析其影响因素及影响机理。研究发现：（1）河北清河、南宫等地以羊绒产业为主导,其发展主要经历了两个时期：羊绒产业快速集聚时期和羊绒产业转型升级电子商务时期;（2）淘宝村的时空发展过程大致可以分为三个阶段：初步发展—迅速发展—平稳发展,以东高庄村为中心,淘宝村通过渐进式、跳跃式向外围呈环状展开分布,最终形成“小范围集聚,大范围分散”的空间格局,并呈现近地缘扩散及沿交通轴线发展的空间特征;电子商务扩散强度随距离增长逐渐衰减,目前淘宝村的辐射范围仅涉及清河县东北部及南宫市的东南部地区,而两县的其他地区尚未出现淘宝村;（3）能人效应、农区特有的社会网络关系、雄厚的产业基础、交通条件以及政府的扶持等多重因素共同促进了县域电子商务蓬勃发展。     

局地气候分区框架下城市热岛时空分异特征研究进展

局地气候分区（LCZ）框架自2012年提出以来,在城市热岛研究领域备受重视,但目前对LCZ框架下城市热岛（简称LCZ城市热岛）时空分异特征仍缺乏系统性总结。本文以统计和“荟萃分析”为手段,系统梳理了2012—2019年LCZ城市热岛研究在数据获取手段、时空格局和影响因素3个方面的进展,并对今后研究进行了初步展望。结果表明,迄今为止全球范围内已在超过130座城市开展了LCZ城市热岛研究,这些城市主要集中于中纬度（35°N~55°N）的亚洲和欧洲地区,且主要聚焦于以近地表气温表征的“冠层热岛”和以地表温度表征的“地表热岛”。具体而言：① 在温度数据获取方面,站点观测（文献数量占比42.5%）、模型模拟（38.3%）与移动测量（19.2%）是获取气温的主要方法,其中模型模拟方法占比逐年升高。而卫星热红外遥感是获取地表温度的主要手段（86.5%）。② 在时空格局方面,就全球而言,LCZ气温的类间极值差（均值为3.1 K）显著低于地表温度的类间极值差（9.8 K）,且该极值差通常在夏季或冬季较大;冠层热岛与地表热岛均存在显著的“LCZ类内热岛”现象。③ 在影响因素方面,多数研究局限于定性分析地表结构、覆盖、材质和人类活动的影响,而普遍忽略了建筑布局与邻近LCZ类型等潜在因素的作用。本文将有利于从整体上更好地把握LCZ城市热岛的研究进展与今后的发展趋势。