局部地形改正快速计算的GPU并行的棱柱法

在重力归算中,局部地形改正在重力勘探、地壳结构分析和大地水准面计算等领域有着重要意义,但严格棱柱体积分公式计算效率低,而快速计算公式则会降低计算精度。本文利用CUDA并行编程平台,提出一种地形格网重新编码和严格棱柱体积分八分量拆解方法,实现了基于CPU+GPU异构并行技术的严格棱柱体积分计算地形改正快速并行算法,克服了GPU各个线程计算任务分配和线程计算超载问题,解决了局部地形改正的高分辨率、高精度严密公式的快速计算难题。通过试验,在显卡型号为Tesla V100的计算机上进行4°×6°范围,积分半径40'和分辨率1'的局部地形改正计算仅需1.5 s;分辨率10″的局部地形改正计算仅需14.6 min;进行分辨率3″的地形改正计算耗时45.7 h,而传统串行算法则难以完成计算。在保证微伽级以上计算精度的条件下,计算加速比最高达到850倍以上,有效缩短了计算耗时,提高了计算效率。本文还依据上述并行算法对全国范围地形改正量进行计算。结果表明,我国地形改正量普遍低于80 mGal（1 Gal=10^-2 m/s²）,平均值1.83 mGal,最大值达到196 mGal。     

辽宁省气象网络计算应用系统的设计与实现

针对辽宁省气象部门计算资源整合、共享和管理的需求,提出了一个省级气象网络计算应用系统的设计方案.利用网格计算技术,建立一个辽宁省级高性能计算资源整合与管理平台,希望实现省级气象系统内资源充分共享,从而提高现有资源的利用率和地方预报业务的深入开展.设计方案分为用户接口、网格管理、高性能计算机本地管理等层次.对于异构计算资源的整合需要,提出了全局一致的集中式用户管理、元调度作业管理器方案,并根据业务需求,进行了系统实现.该系统为辽宁省天气数值预报业务提供了及时、有效的支持保障作用.     

Insights into the deformation and failure characteristic of a slope due to excavation through multi-field monitoring: a model test

Acta Geotechnica - Multi-field information monitoring is useful to better understand the deformation and failure behaviour of landslides. Therefore, in this study, a physical slope model under...     

水位波动下包气带透镜体影响LNAPL迁移的数值模拟研究

轻质非水相液体（LNAPLs）在土壤包气带中具有多相态特征,非均质性、地下水位波动等因素将显著增加包气带内LNAPLs污染的复杂程度。已有研究多关注于揭示包气带内自由相LNAPLs的污染过程,少有更为深入地探究水位波动时非均质结构对LNAPLs迁移及各相态分布规律的影响。基于TOUGH2程序构建包气带多相流数值模型,以揭示透镜体结构与地下水位波动共同作用下LNAPLs迁移过程及相态分布。研究结果表明：（1）含水率变化是LNAPLs迁移分布的主要控制因素,包气带内受透镜体介质岩性、水位波动影响所呈现的含水率变化直接控制LNAPLs迁移规律及分布特征;（2）水位恒定时,细砂透镜体使LNAPL呈“蓄积穿透-横向扩展-绕流”迁移,粗砂透镜体则是LNAPL垂向迁移的“优势通道”,水位波动引起的细砂透镜体含水率变化使“绕流”显著增强,粗砂透镜体则进一步呈现“优势空间”作用;（3）水位恒定时,细砂透镜体模型中LNAPL滞留于透镜体内部,粗砂模型中LNAPL则集中于透镜体下方,水位波动下透镜体附近LNAPL分布范围扩展,两模型LNAPL分布面积较水位恒定时分别增大51%、63%;（4）两模型中LNAPL挥发通量均呈“先减小-后增大”规律,并受LNAPL-气体接触条件及LNAPL分布状况共同作用,水位波动打破三相平衡状态,主要表现为水位抬升阶段LNAPL挥发增强,此时两模型中平均挥发量较水位恒定时增大124%～126%。研究为非均质石油污染场地中的LNAPL污染过程认识提供了科学的理论依据。     

基于RTS2和EPICS的成像控制软件的设计

EPICS是一个用于开发分布式设备控制程序的软件开发框架,它主要用于控制大型物理实验设备及天文望远镜系统,而RTS2是Linux系统上的一个远程自主望远镜控制系统。实现了EPICS与RTS2的集成,用RTS2负责望远镜观测流程控制,EPICS用于成像设备控制,使用EPICS的成像控制软件Area Detector完成了Andor相机的控制,并完成了RTS2和EPICS融合的命令状态接口,从而让RTS2能够兼容EPICS组件。成功用RTS2和EPICS实现了Andor相机的控制,并很好地集成到RTS2的流程控制中。     

青藏高原热喀斯特湖演化及其对多年冻土的热影响模型计算研究北大核心CSCD

青藏高原热喀斯特湖分布广泛,近年来在气候变暖背景下快速发展。热喀斯特湖的形成和发展与地下冰含量及气候变化有着密切关系,强烈影响多年冻土的热稳定性。为了更深入理解在气候变暖背景下热喀斯特湖的发展及其对下伏多年冻土的影响,以青藏高原北麓河地区一个典型热喀斯特湖的长期监测数据为资料,发展了耦合大气—湖塘—冻土三个过程要素的一维热传导模型,模拟了四种不同深度热喀斯特湖在气候变暖背景下的发展规律及其对多年冻土的热影响。结果表明:浅湖(<1.0m)在目前稳定气候背景下处于较稳定状态,湖冰能够回冻至湖底,对下伏多年冻土影响较小;较深湖塘(≥1.0m)冬季不能回冻至湖底,湖深不断增加,且底部在50年内将会形成不同深度的融区。随着气候变暖,热喀斯特湖的热效应显著,深度快速增加,较深湖塘的最大湖冰厚度减小,底部多年冻土快速融化形成开放融区。研究将有助于理解气候变化对青藏高原多年冻土区地貌演化及水文过程的影响。     

FloatingEscherichia coli by Expressing Cyanobacterial Gas Vesicle Genes

Gas vesicles are hollow, air-filled polyprotein structures that provide the buoyancy to cells. They are found in a variety of prokaryotes. In this study, we isolated a partial gas vesicle protein gene cluster containing gvp A and gvp C20Ψ from Planktothrix rubescens, and inserted it into an expression vector and expressed it in E. coli. The gas vesicle was developed in bacterial cells, which made bacterial cells to float on medium surface. We also amplified gvp A and gvp C20Ψ separately and synthesized an artificial operon by fusing these two genes with the standardized gene expression controlling elements of E. coli. The artificial operon was expressed in E. coli, forming gas vesicles and floating bacteria cells. Our findings verified that the whole set of genes and the overall structure of gas vesicle gene cluster are not necessary for developing gas vesicles in bacteria cells. Two genes, gvp A and gvp C20Ψ, of the gas vesicle gene cluster are sufficient for synthesizing an artificial operon that can develop gas vesicles in bacteria cells. Our findings provided a wide range of applications including easing the harvest of cultured microalgae and bacteria, as well as enriching and remediating aquatic pollutants by constructing gas vesicles in their cells.     

基于GIS的城市地震次生火灾危险性分析系统

以地理信息系统（GIS）为开发平台,研究了城市地震次生火灾危险性分析系统的基本构成与功能和系统的数据分层与组织,给出了地震次生火灾危险性分析模型及方法．以上海市中心城区为背景,开发了基于GIS的地震次生火灾危险性分析与火灾扑救辅助决策系统．     

四川省暖季降水时空分布特征及机理

特殊的地理位置和地形分布造成四川地区降水具有鲜明特色,存在明显的区域差异。利用1998—2017年共20年的高时空分辨率卫星反演CMORPH降水资料,研究四川省暖季（4—9月）降水的时空分布特征,并结合ERA5再分析资料探究其降水的内在机制。研究发现：（1）4—5月降水量偏低,6—8月最多,9月也相对较少。暖季的逐月降水在四川盆地西南部均有一个强降水中心,而6—9月在四川省最南部存在一个强度相当的降水中心,这种分布特征是由高低层大尺度环境场的配置所引起;（2）四川暖季降水峰值出现在夜间至凌晨,但不同月份以及不同区域的降水存在较大的差异,两个夜间降水峰值中心的形成均与地形造成的低层风场辐合以及水汽累积密切相关;（3）位于四川省西部（青藏高原的东坡）有一个相对较弱的午后降水峰值,这是受到两侧的山谷风辐合所致,且受到高低层环境场作用影响其分布区域和强度。     

青藏工程走廊典型热融灾害现象及其热影响研究

在全球变暖及人类工程活动的影响下,青藏工程走廊内的热融灾害普遍发育。研究走廊内各类热融灾害的发育现状及其对多年冻土的热影响对今后的工程规划和冻土环境保护具有一定的指导意义。本文通过大量的野外调查工作,总结了走廊内热融灾害的类型及其发育现状,并选取3种典型热融灾害进行现场地温监测,分析其对多年冻土的热影响方式和程度。研究结果表明：3种热融灾害对其发育区域及附近的多年冻土都产生了巨大的热影响,热融滑塌和热融沟主要影响浅层的地温状况,而热融湖塘的影响范围更大,其发育甚至会导致湖塘下部形成多年融区。此外,侧向热流计算结果表明,3种热融灾害全年都在向其周边的多年冻土放热,通过对比发现热融湖塘的侧向热侵蚀能力最强,其次是热融沟,侧向热侵蚀最小的是热融滑塌。