基于量子计算机的海洋环流模拟算法

对海洋环流进行准确且高效的模拟是海洋科学的一个基本任务,也是一个众所周知的难点,因为它涉及求解多变量的非线性偏微分方程组.本文首次提出一种基于量子计算机的海洋环流模拟算法,可以提供指数级的量子算力加速.本文算法从海洋动力学原始方程出发,经过空间和时间离散化得到若干具有稀疏系数矩阵的线性方程组,然后利用变分量子线性方程求解器求解,从而使算法更容易在近期量子计算机上运行.这一算法属于量子-经典混合算法,为此我们发展了一套基于量子存储器和l_∞范数态层析的数据流控制方案,以完成量子计算机与经典计算机之间的数据交互.我们在MATLAB、量子虚拟机和真实量子计算机等多种计算平台上验证了算法的有效性,并讨论了测量次数和量子门噪声等因素对算法输出结果准确性的影响.结果表明,误差缓解技术可以有效提高输出解的精度.我们的算法是利用量子计算机模拟海洋环流这一挑战性问题的一个重要进展,随着量子计算科技的迅速发展,它有望在不久的将来获得应用,从而有力地促进海洋科学的发展.     

三亚湾沙滩小型底栖动物时空异质性及影响因素

于2015年12月和2016年6月对海南省三亚市三亚湾沙滩进行了冬夏两季的采样调查,对小型底栖动物及其沉积环境进行了研究,探讨了小型底栖动物的丰度、生物量和群落的时空变化及其与环境变量的关系。共鉴定出小型底栖动物类群12个,优势类群为海洋线虫类与底栖桡足类(二者占总丰度92.01%);小型底栖动物的平均丰度为223.59±304.74 ind·10 cm^-2,平均生物量为164.37±245.87μg·dwt·10 cm^-2。小型底栖动物的丰度、生物量、多样性和类群组成在潮区间、断面间差异均不显著,在不同季节间差异显著。相关分析(Pearson)表明,小型底栖动物丰度与中砂和粉砂-粘土含量显著相关。生物环境分析(BIOENV)表明,间隙水温度、pH值、有机碳含量、分选系数和粗砂含量的环境因子组合能最好地解释三亚湾沙滩小型底栖动物的群落结构。研究结果可为沙滩小型底栖动物的生态学深入研究提供基础数据,也可为全球气候变化背景下沙滩的保护、开发和利用提供科学依据。     

河南宝丰气象因子与烤烟DNA甲基化关系分析

通过建立宝丰气象因子与烤烟烟叶DNA甲基化的数学模型,找出影响宝丰烟叶DNA甲基化的主要气象因子,为研究宝丰烟叶品质和风格的形成提供一种方法.以灰色关联分析筛选出对DNA甲基化影响大的4个气象因子为自变量,把DNA甲基化作为因变量,建立修正的Logistic数学模型并进行分析.结果表明,单因子对DNA甲基化影响程度依次...     

1961—2018年太行山东西侧降水变化

太行山年降水量较少,周边人口密集用水量大,存在水资源短缺的问题.全球变暖影响太行山区水资源和生态环境,但现有研究并未涉及太行山脉两侧的降水变化的时空差异.本文基于1961—2018年太行山区109个气象站点的逐日降水数据,采用反距离权重插值法、线性趋势法、Mann-Kendall突变检验和Morlet连续复小波,探究太...     

逃离飓风的威胁

1969年8月19日,星斯天。开米勒飓风自东南向西北横扫墨西哥湾,整整一白天,电台、电视台都在播放有关它的警报。约翰·克萨克知道开米勒飓风很厉害,而他的全家恰恰住在密西西比州的哥芙波特市,看来,这座城市在劫难逃。将近15万居民已经从路易斯安娜、密西西比和阿拉巴玛三个州的海岸地区逃向内陆的安全地带。但是,就像许多人一样,约翰深深眷恋自己的家     

气候变暖对河南干旱气象灾害的影响及其对策

近年来,随着全球气候变暖,河南干旱灾害有"频发、加重、影响大"的趋势,在一定程度上影响了河南农业生产.本文分析了气候变暖对河南干旱灾害的影响,建议做好中长期天气预报,提高干旱预警水平;依靠科技与资金投入,提高抵御气象灾害的能力;建立农业救灾保险机制,合理安排种植布局.     

内蒙古狼山地区侏罗系LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb定年及其物源意义

运用碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb测年和地球化学方法,对内蒙古狼山东升庙和义和久地区侏罗系石拐群物源进行了探讨。通过对111颗有效锆石年龄统计分析可知,年龄峰值以晚古生代(259~308Ma)为主,其次为古元古代(1.74~2.18Ga)和早古元古代—新太古代(2.39~2.58Ga)。晚古生代年龄与狼山大规模出露的海西期岩浆岩年龄一致,古元古代—新太古代年龄与狼山地区古元古代岩浆岩、孔兹岩带年龄分布特征相近。侏罗系砂岩稀土元素配分特征与海西期岩浆岩、乌拉山群、孔兹岩系相似。结合石拐群样品薄片和砾岩分析,认为侏罗系为近源沉积,其物源主要为狼山地区大规模海西期岩浆岩,其次来自河套地区孔兹岩带,狼山地区太古宙乌拉山群、古元古代岩浆岩和早—中三叠世岩浆岩可能提供了部分物源。另外,根据碎屑锆石最年轻年龄为243Ma(中三叠世),结合前人植物化石组合研究及狼山地区整体缺失三叠纪地层的特点,认为该套地层的时代应为早—中侏罗世。狼山地区侏罗系沉积物源模式为南北两侧为隆起物源区,主要物源为北侧狼山隆起,南侧河套隆起向北提供部分物源,不同地区物源存在一定差异。     

一种改进的Hu不变矩多源影像匹配方法

Hu不变矩对多源影像进行匹配时,无法对抗大幅度旋转和灰度差异,而且计算量较大无法快速匹配。本文结合多源影像之间的区别和联系,针对Hu不变矩的适用性和计算过程,从匹配窗口设计、影像预处理、亮度因子、计算过程等4个方面进行改进。实验结果表明,改进后的Hu不变矩匹配方法可以抵抗大幅度影像旋转和灰度差异,而且提高了匹配准确度和速度。     

大连金沙滩小型底栖生物时空分布特征及影响因素

于2015年和2016年对大连金沙滩砂质潮间带进行了季节性的调查,对小型底栖生物及其所处的沉积环境进行了研究,探讨了小型底栖的丰度、生物量和群落的时空变化及其与环境变量的关系。结果表明,金沙滩砂质潮间带沉积物主要成分为极粗砂和粗砂,年平均叶绿素a (Chl-a)质量比为0.99μg/g±1.44μg/g,年平均有机碳质量分数为0.38%±0.56%;共鉴定小型底栖生物类群15个,优势类群为海洋线虫类与底栖桡足类(二者占总丰度72.82%);小型底栖生物年平均丰度为42.52个/cm~2±42.91个/cm~2,呈现明显的季节变化和潮区差异,季节变化趋势为3月10月7月12月,潮区变化趋势为高潮带中潮带低潮带;年平均生物量为87.00μg/cm2±85.32μg/cm~2,季节变化趋势为10月7月3月12月,潮区间也存在显著差异。小型底栖生物的类群组成在季节间具有极显著差异。BIOENV分析表明,间隙水盐度、极粗砂质量比和有机碳质量分数的组合能最好地解释金沙滩小型底栖生物群落的时空分布。研究结果可为砂质滩小型底栖生物的研究提供基础数据,也可为全球气候变化背景下砂质潮间带的保护、开发和利用提供科学依据。     

三亚大东海砂质潮间带小型底栖生物的时空分布及影响因素

于2015年和2016年对三亚大东海砂质潮间带进行了季节性的调查,对小型底栖生物及其所处的沉积环境进行了研究,探讨了小型底栖生物的丰度、生物量和群落的时空变化及其与环境变量的关系。共鉴定小型底栖生物类群11个,优势类群为海洋线虫类与桡足类(二者占总丰度83.13%);小型底栖生物年平均丰度为(595.77±442.72)ind·10cm~(–2),小型底栖生物2015年12月的平均丰度为(768.70±533.22) ind·10cm~(–2), 2016年6月平均丰度为(422.85±236.42) ind·10cm~(–2)。丰度分布呈现明显的季节和潮区差异。相关分析结果表明pH、偏态系数与小型底栖生物的丰度呈极显著的负相关,分选系数、中值粒径与之呈极显著的正相关性。小型底栖生物的丰度随季节变化趋势为冬季夏季。食物丰度、溶氧量升高与沉积物粒径的变化是冬季桡足类丰度的大幅增加的主要原因。TWO-WAY ANOVA与ANOSIM结果显示,潮带对小型底栖生物丰度和群落结构的影响在冬季显著。SIMPER分析结果显示,此差异主要来源为桡足类和线虫类。BIOENV分析结果显示,溶氧量和分选系数的组合最能解释这种差异。这一结果可能是由于高、中潮带的人为干扰与砂滩的清理作用导致。夏季潮带间丰度与群落结构差异不显著,pH、盐度、叶绿素含量是影响其分布的主要原因。研究结果可为砂质滩小型底栖生物的研究提供基础数据,也可为全球气候变化背景下砂质潮间带的保护、开发和利用提供科学依据。