武汉市城市热岛强度非对称性变化

利用武汉市区气象站及其周边4个县气象站1960-2005年的气温资料,计算了46 a及分时段的季节和年平均气温、平均最高和最低气温倾向率,城市热岛强度倾向率及其贡献率。结果表明：46 a来,城区和郊区的平均气温均以上升趋势为主,最低气温增幅最大,最高气温增幅最小,甚至下降;冬季增幅最快,夏季增幅最慢,甚至下降,这是第一类非对称性。 城市热岛效应也存在增强趋势,以年平均、最低和最高气温表示的城市热岛强度倾向率分别为0.235℃/10 a、0.425℃/10 a和0.034℃/10 a,热岛效应贡献率分别达到60.4%、67.7%和21.8%,这是第二类非对称性。 46 a来的增温和城市热岛强度加强主要是最近23 a快速增温所致,进入本世纪增温进一步加剧。 摘要 计算了武汉市气象站、周边4县气象站平均的1960～2005年间以及前后两半时段四季和年平均、最高、最低气温倾向率,城市热岛强度倾向率和贡献率。结果表明：1）46年来,城区和郊区的平均气温均以增趋势为主,平均气温倾向率为正,最低气温增幅最大,最高气温增幅最小甚至下降,冬季增幅最快,夏季增幅最慢甚至下降,这是第一类非对称性;2）城市热岛效应也存在增趋势,以年平均、最低、最高气温表示的城市热岛强度倾向率分别为0.235、0.425、0.034 ℃/10a,热岛效应贡献率分别达到60.4%、67.7%、21.8%,这是第二类非对称性,3）46年来的增温和城市热岛强度加强主要是后23年快速增温所致,前23年气温变化不明显。武汉市气象站气温资料严重地保留着城市化影响,建议尽快迁站。 关键词 城市热岛强度 最高气温 最低气温 非对称性变化     

城市扩展元胞自动机多结构卷积神经网络模型

传统的城市扩展元胞自动机(CA)模型是基于单个元胞的变量信息挖掘来构建转换规则的。针对这一问题,本文基于多结构卷积神经网络提出从区域特征出发且顾及区域多尺度特征挖掘转换规则的城市扩展元胞自动机模型(MSCNN-CA),并以武汉主城区和上海浦东新区为例,模拟了两个试验区2005—2015年期间城市扩展过程。模型验证表明:与逻辑回归和神经网络相比,本文构建的3个单一结构的卷积神经网络元胞自动机(CNN-CA)模型在4个指标(Kappa系数、FoM(figure of merit)值、命中率(h)和错误率(m))上都有不同程度的提高。特别是FoM指数,在武汉主城区提高了23.3%～29.4%,在上海浦东新区提高了20.3%～28.5%。此外,MSCNN-CA模型与3个单一结构的CNN-CA模型相比,在各个指标上也有所改善,FoM指数在武汉主城区提高了0.8%～4.8%,上海浦东新区提高了2.8%～7.8%。两个试验区的模拟结果表明:相比传统CA模型,基于多结构卷积神经网络的城市扩展元胞自动机模型(MSCNN-CA)能够有效提高城市扩展模拟的精度,更真实地反映城市扩展空间演变过程。相比单结构的...     

筒型基础在粉质黏土中的静压沉放试验研究EI北大核心CSCD

筒型基础是一种常见的海洋基础型式,其成功地沉放就位是正常使用的前提。故针对筒型基础,在均匀粉质黏土中开展了不同长径比的模型静压沉放试验,得到了筒型基础在静压沉放过程中的筒端和筒壁内外压力的变化情况。试验结果表明:筒内压力呈双折线形式,筒外压力线性增加,筒壁的侧向挤压是产生筒内压力的主要原因,筒内的挤土效应明显高于筒外;筒外的挤土程度为上部小,下部大,并与土塞增长率IFR成线性关系;筒端阻力与土的强度直接相关。根据规范,基于不排水剪强度和静力触探(CPT)可较准确的计算筒侧阻力和端阻力,由于挤土效应的差异,计算筒内阻力时的?、kf要取较大值。在基础沉放过程中主要阻力由端阻转变为侧阻,静压阻力和土塞的发展对0.1~0.2 cm/s之间的下沉速度不敏感,长径比L/D在1~2间的筒型基础的挤土效应和阻力特性是相近的。     

超富营养城市湖泊原位生态修复效果分析——以武汉南湖为例

城市湖泊普遍面临富营养化问题,许多湖泊甚至处于超富营养状态。鉴于其在供水、气候调节、景观提升等方面的重要作用,以水质提升为目标的生态修复对于恢复湖泊生态功能、提升城市景观等具有重要意义。文章以超富营养城市湖泊——武汉南湖为例,尝试通过围隔构建、鱼类清除、水生植被重建等生态措施改善示范区水质,探究超富营养湖泊生态修复技术。于2019年8月至12月在示范区进行实验。结果表明：（1）示范区修复措施实施后,挺水植物植株高度显著增加（P<0.01）,芦苇平均株高由0.7 m增加至1.2 m,香蒲的新生叶片在种植后50 d高达1.4 m,二者在种植后90 d,覆盖率均由种植时的10%上升至70%;（2）示范区内透明度由修复前的0.26 m上升至0.77 m,显著高于外湖区（0.26 m）（P<0.01）;（3）示范区内浮游藻类叶绿素a（chl a）由修复前38.90 μg/L降低至3.41 μg/L,显著低于外湖区（101.91μg/L）（P<0.01）;（4）示范区总氮（TN）由4.78 mg/L降低至2.60 mg/L,总磷（TP）由0.76 mg/L降低至0.08 mg/L,二者均略低于外湖区,但均不显著（P>0.05）。总体来看,经过一系列修复措施后,示范区内水生植被得到很好的恢复,水质条件得到一定的改善：透明度提升较多,chl a下降明显。氮、磷等营养水平虽然也有所降低,但与外湖区差异不大,可能是沉积物内源营养释放导致。研究表明,围隔构建、鱼类清除、水生植被重建等生态修复措施虽然可在一定程度上改善富营养湖泊水质状况,但未能有效控制内源负荷,仍需采取底质改良措施以达到降低水体营养含量的目的。相关研究结果可为城市超富营养湖泊生态修复及水质提升提供一定的借鉴。     

黄河干流浮游植物群落特征及其对水质的指示作用

2008年5-6月和9-10月对黄河干流13个河段和4座水库的浮游植物群落及其环境进行了全面调查.共鉴定浮游植物8门83属150种,其中有硅藻59种,绿藻55种,蓝藻24种,甲藻4种,裸藻4种,金藻2种,黄藻1种和隐藻1种,平均细胞密度和生物量分别为126.90×104cells/L和0.940mg/L.从大的格局上看,浮游植物群落在种类数、种类组成和现存量上均存在较明显的空间分异,这种分异性可从河流流速、泥沙含量和受污染程度得到解释.根据浮游植物污染指示种和Shannon-Wiener多样性指数分析,黄河干流各河段多受到不同程度的污染.与1986年的资料相比,黄河干流浮游植物组成发生了明显变化,属数下降了9.8%,而平均生物量升高了128.7%,且在种类组成上也发生了明显的变化,表明河流污染程度的加剧.     

循环荷载下复合筒型基础地基孔隙水压力变化及液化分析

复合筒型基础是一种新型的宽浅式基础型式。在风、波浪、海流等动力荷载的作用下,复合筒型基础内外地基孔隙水压力的变化对结构安全产生影响。模拟了复合筒型基础受到的风浪流荷载,并将风浪流荷载合理叠加,采用三维有限元方法分析了风浪流联合作用下复合筒型基础地基动力响应规律。同时对复合筒型基础内外地基孔隙水压力的变化规律及液化范围进行了系统分析,通过分析发现：复合筒型基础附近海床液化深度随着饱和度、渗透系数、波浪周期、水深的增大而增大,随着泊松比的增大而减小。     

羌北地块中-晚侏罗世雁石坪群古地磁新结果

本文报道青藏高原羌北地区中-晚侏罗世雁石坪群古地磁新结果.对采自青海省格尔木市唐古拉山乡雁石坪剖面(33.6°N, 92.1°E)11个灰岩采点(118块)和10个碎屑岩采点(99块)定向样品系统古地磁学研究表明,大部分样品的退磁曲线具有双分量特征.低温分量方向在地理坐标系下较为集中,应该为地层褶皱之后的黏滞剩磁.高温特征剩磁分量方向可分为两类:(1)索瓦组(J₃s)和布曲组(J₂b)灰岩,以磁铁矿为主要载磁矿物,高温特征剩磁分量(D_s=355.7°,I_s=42.1°,k=58.2,α₉₅=6°)可通过99%置信度的褶皱检验.(2)雪山组(J₂x)和雀莫错组(J₂q)碎屑岩,以赤铁矿、磁铁矿为主要载磁矿物,高温特征剩磁分量(D_s=3.3°,I_s=28.9°,k=30.7,α₉₅=8.9°)可通过95%置信度的倒转检验和99%置信度的褶皱检验.两组分量都应该是岩石形成时的原生剩磁信息.碎屑岩组的磁倾角比灰岩组偏低13°左右,其剩磁方向很可能存在着与压实作用相关的剩磁倾角变浅的状况.本文取灰岩组平均磁化方向作为雁石坪群的原生剩磁分量,获得羌北地区雁石坪群古磁极位置:80.0°N,295.2°E(dp/dm=7.4/4.5).古地磁结果表明,羌北-昌都地区晚石炭-晚二叠世期间位于南纬中低纬度地区,早三叠世以后开始大规模北向漂移,至中-晚侏罗世已到达24.3°N.其快速北向运动主要发生在早三叠至早侏罗世期间(3500 km左右),与现今位置相比中晚侏罗世之后的北向迁移总量为900 km左右.     

观测数据中气象站位置信息检验及应对策略研究

自动气象站位置信息是准确应用观测数据的前提,但受多种因素影响部分测站位置信息不准确客观存在。依据气象站位置信息的特点,设计了一套适用于观测数据中气象站位置信息检验评估的方法和流程,对2018年1月全国62 162个气象站逐小时观测数据中经纬度和海拔高度进行了检验。结果表明:(1)位置信息出现疑误的站点均为区域站;(2)位置信息的站点疑误率为4. 8%,且海拔高度出现疑误的概率大于经纬度,海拔高度和经纬度的站点疑误率分别为4. 2%和1. 3%;(3)随时间变化异常是位置信息疑误的主要表现形式,经纬度和海拔高度时间一致性检查的方法检出率分别为94. 9%和74. 5%。最后,依托MDOS建立了自动气象站位置信息综合监视流程,降低了位置信息疑误对后端应用的影响。     

基于EMD和BP算法的降水数据插补

为解决气温观测记录缺测的问题,选择反距离权重插值（Inverse Distance Weighted,IDW）、普通克里金插值（Ordinary Kriging,OK）和多元线性回归（Multiple Linear Regression,MLR）三种方法,以湖北省2020年为例,对全省逐日平均气温（T）、最高气温（T_max）和最低气温（T_min）进行空间插补,并采用平均绝对误差（Mean Absolute Error,MAE）对3种方法的插补结果进行检验。结果表明：用MLR插补得到的T_max、T_min、T的MAE最小,分别为0.41℃、0.31℃和0.20℃,其中T的插补误差在1℃以内的站点比例高达100%;相比IDW和OK,MLR插补结果的MAE空间分布均匀,其不仅随海拔高度变化较小,随季节变化也相对较小。单站试验结果表明,当用于MLR模型的样本数量越多、时间离散度越大时,MLR对气温的插补效果越好。总体上,对日气温缺测数据的插补效果,MLR最优,IDW次之,OK最差;对于建立气象站点长时间连续气温数据集而言,MLR更适合解决区域自动气象站日气温数据缺测问题。

     

基于改进的IFM-NSGAⅢ模型的武汉市土地利用优化配置

提出改进的信息反馈模型-第三代非支配排序遗传算法（informationfeedbackmodel-non-dominatedsortinggeneticalgorithmⅢ,IFM-NSGAⅢ）,并将其用于土地利用优化：在NSGAⅢ基础上耦合IFM以实现多个目标的平衡。以武汉市为研究区,制定经济效益、生态效益、转换成本、不相容性、紧凑性共5个优化目标,检验模型的适用性。结果表明,模型能够生成多样化的土地利用模式满足不同发展需求,在生态效益优先的模式1中,与现状相比,其生态效益和经济效益分别提升了0.10%和6.24%。