空中目标探测系统信号处理增益分析

针对利用全球导航卫星反射信号(GNSS-R)进行空中目标探测时,信号微弱无法可靠接收的问题,该文提出了一种计算信号处理增益的方法。通过合理设置信号处理算法参数,保证了对微弱信号的后续处理。首先对GNSS-R信号接收链路进行了分析,计算得到了当目标的雷达散射截面(RCS)变化时对应的目标回波功率范围;然后对空中目标上升、平飞和下降三种飞行状态双基地雷达系统几何模型进行了研究,给出了3种飞行状态下对应的有效探测时间,为接收机后续相干/非相干累加算法的处理时间提供阈值限制;最后在阈值范围内,选定合适相关时间,分析了经过相干/非相干累加处理后的反射信号输出信噪比范围。结果表明:在有效探测时间的限制下,相关处理时间取0.6s时,处理后的信噪比在10dB左右,满足一般码跟踪环所需的门限要求,可以保证接收机后续数据处理的顺利进行。     

上海城市热岛的精细结构气候特征分析

对上海地区59个自动站2006—2013年逐时气温资料进行了本地化的质量控制,得到一套高分辨率气温数据集。将其与常规观测资料进行对比,发现两者反映的上海年平均及季节平均气温基本一致,说明经质量控制的加密资料是可信的。但其空间差异更为明显,表明高分辨气温数据在城市热环境精细空间分布研究中更具代表性和有效性。基于该数据集研究了上海的城市热岛空间分布。结果表明,加密观测数据可反映出城市热岛的精细结构气候特征:热岛分布由中心城区向四周及西南部扩展,尤其是出现了"多中心"结构特征,即除中心城区的热岛主中心外,在闵行北部和松江南部均出现了与快速城市化进程相联系的区域性副热岛中心;受大气环流季节转换和局地海陆风的影响,热岛位置在秋冬季偏东南方向,春夏季偏西北方向。上述精细化特征在常规资料中并不明显或无法体现。由此可见,经质量控制的加密气温数据在城市热岛的精细结构研究中更具优势。     

新仙女木期黄河晋陕峡谷古风成沙层年代及其物质来源

通过对黄河晋陕峡谷壶口至龙门段开展广泛细致的野外考察,发现了典型的晚更新世以来黄土—土壤层夹古风成沙层剖面—北桑峪剖面（BSY）。结合不同类型沉积物的野外宏观特征、磁化率、粒度成分、石英颗粒表面特征和地球化学元素的对比分析,确定黄河晋陕峡谷壶口至龙门段BSY剖面中所夹古风成沙层的性质为中沙质细沙,是在干旱多风环境下形成的沙质沉积物。基于光释光（OSL）测年数据,确定其沉积年代为12.5-11.6 ka,记录了黄河中游发生在末次冰消期的极端干旱事件,其与相邻区域沙漠/黄土过渡带中湖沼沉积和风成黄土—古土壤剖面记录的新仙女木事件相对应。该剖面中古风成沙沉积物的物质来源,主要来自黄河晋陕峡谷的古河床相沙层物质。这是因为该河段处于干旱半干旱季风气候区,在新仙女木时期,黄河晋陕峡谷处于极端干冷的环境之中,冬季风强盛、夏季风衰弱,黄河水位下降明显,河漫滩和江心洲将大面积出露,大量的沙物质在风力作用下向岸边输移,成为河谷两侧缓坡台地上古风成沙沉积层出现的主要沙源地。这个研究成果对于进一步揭示黄河中游流域极端干旱事件发生的时间性规律及其与季风气候变化的关系,具有重要的科学意义。     

土地管理三维思维与土地空间资源认知

基于城市发展的三维理念轨迹及土地立体化利用趋势,采用文献检索与综合分析法,剖析土地管理重视三维思维的原因,辨析土地的空间特质,提出土地空间资源的概念内涵,初探土地空间资源管理制度和技术,以促进土地领域实践问题解决。结果显示：① 土地管理三维思维符合社会发展和土地利用趋势,是基于土地管理实践而衍生的创新需求。② 土地作为资源的本质属性之一是空间性,具备三维空间特质;土地空间资源是土地资源概念的外延,是以土地表层为基底或脱离土地表层的可利用的三维空间存在。③ 土地空间资源的提出,能引发土地管理领域在理念、制度和技术上进行三维思维化的重构与创新,具有科学意义和实践价值。     

基于FloodArea模型新疆山洪淹没模拟及致灾临界雨量阈值的研究——以皮里青河流域为例

以皮里青河流域为研究区,运用小时降水、土地利用类型、数字高程（DEM）、实测淹没深度等数据,基于FloodArea模型对研究区2010年5月2日、2012年6月3日、2016年5月9日、2016年6月17日洪水过程进行再现模拟,通过精度验证并建立了降水－淹没深度的关系,在此基础上确定了4个淹没等级对应的致灾临界雨量。相关分析得出喀拉亚尕奇乡累计8 h降雨量与模拟洪水淹没深度的相关性最好,达到了0.96,潘津乡降雨累计5 h的相关性最好,为0.99;通过实测数据对模拟淹没深度进行精度检验得出,喀拉亚尕奇乡和潘津乡两个考察点相对误差分别为0.47 m和0.1 m,误差率分别为31.33%和7.69%,FloodArea模型对研究区洪水过程模拟的效果较好,可以反映出该区域的洪水淹没情况,能为无水文资料的山区流域的山洪过程进行较为精准的模拟;按照山洪灾害等级划分标准和降水-淹没深度的关系得出,预警点累计5 h降水得到对应4个等级的致灾临界雨量阈值分别为：四级17.84 mm、三级32.39 mm、二级54.21 mm、一级76.04 mm。     

海南岛人工与天然红树林重金属污染、 富集与转运能力比较

以海南岛东寨港、清澜港与三亚河3个红树林自然保护区为研究区,综合比较了人工与天然红树林6种重金属（Cd、As、Cu、Cr、Pb和Zn）的地累积指数、潜在生态危害指数、生物富集系数与转运系数的差异。结果表明：1）研究区红树林沉积物中,Cd呈现强度—极强度污染,As为中度—强度污染,Cr属中度污染,Zn为轻度污染,Cu与Pb表现为无至轻度污染;从区域空间看,Cd污染表现为：东寨港（强度—极强度）＞清澜港（强度）＞三亚河（无污染）,As污染表现为：清澜港（中度—强度）＞东寨港（中度—强度）＞三亚河（中度）;Cr污染表现为：东寨港（中度）＞清澜港（轻度）＞三亚河（无污染）。2）东寨港人工无瓣海桑、天然白骨壤、人工与天然桐花树、人工与天然海莲,清澜港的天然桐花树Cd的值（单一重金属潜在生态危害系数）属较强潜在生态风险,东寨港与清澜港的天然正红树林、清澜港的人工无瓣海桑、天然杯萼海桑和天然海莲Cd的值属中等潜在生态风险,其余红树植物6种参评元素的值与RI值（多重金属总潜在生态风险指数）均属轻微级;综合而言,Cd、As、Pb和Cr似乎更易引发海莲、桐花树与无瓣海桑的健康风险问题。3）人工与天然红树植物各器官对6种参评重金属的富集系数大体表现为：根＞枝＞叶;红树植物植株平均富集系数总趋势为：三亚河人工红树林＞三亚河天然红树林＞清澜港天然红树林＞东寨港天然红树林＞清澜港人工红树林＞东寨港人工红树林。4）人工与天然红树林的重金属转运系数都显示出：叶—枝＞枝—根＞叶—根;植株平均转运系数总趋势：三亚河人工红树林＞三亚河天然红树林＞东寨港天然红树林＞东寨港人工红树林＞清澜港天然红树林＞清澜港人工红树林。5）红树植物与林下沉积物重金属含量之间具有强的正相关关系,这表明控制沉积物重金属含量和减少外源重金属污染是维护红树林湿地生态系统健康重要而有效的环节。6）同一地区同种红树植物在吸附重金属能力上人工林略强于天然林,这可能与人工红树林的营林环境、人为扰动存在一定关联。     

中国气温变化对全球变暖停滞的响应

1998-2012年出现的全球变暖停滞（global warming hiatus）现象,近年来受到各界的广泛关注。基于中国622个气象站的气温数据,研究了全国及三大自然区气温变化对全球变暖停滞的响应。结果表明：① 1998-2012年间,中国气温变化率为-0.221 ℃/10 a,较1960-1998年增温率下降0.427 ℃/10 a,存在同全球变暖停滞类似的增温减缓现象,且减缓程度更明显,其中冬季对中国增温减缓的贡献最大,贡献率为74.13%,夏季最小;② 中国气温变化对全球变暖停滞的响应存在显著的区域差异,从不同自然区看,1998-2012年东部季风区和西北干旱区降温显著,其中东部季风区为中国最强降温区,为全国增温减缓贡献了53.79%,并且具有显著的季节依赖性,减缓期冬季气温下降了0.896 ℃/10 a,而夏季上升了0.134 ℃/10 a。青藏高寒区1998-2012年增温率达0.204 ℃/10 a,对全球变暖停滞的响应并不显著;③ 中国增温减缓可能受太平洋年代际振荡（PDO）负相位、太阳黑子数与太阳总辐照减小等因素的影响;④ 1998-2012年中国虽出现增温减缓现象,但2012年之后气温快速升高,且从周期变化看,未来几年可能持续升温。     

Multifractal process of runoff fluctuation of the Kaidu River in Xinjiang,China

Based on the hydrological data in the headwater region of the Kaidu River during 1972–2011, the multifractal process of runoff fluctuation was analyzed. Results indicated that, in the past 40 years, the overall runoff of the Kaidu River in Xinjiang has shown significant multifractal behavior. Its singular curve lnχ_q(ε)–ln(ε) verified a favorable scale invariance over the entire time scale. τ(q)–q proved that evolution of the runoff time series presented multifractal characteristics. Moreover,the multifractal spectrum f(α)–α curve was hooklike leftward which indicated that, compared to relatively large runoff events. And Δf0 indicated that these relatively small events took the leading role; B0 explained the Kaidu River's daily-runoff ascending tendency presented during 1972–2011. Besides that, the multifractal behavior of the Kaidu River's runoff variability over four decades was also analyzed. Generally speaking, by decades, their four corresponding spectrum variations were not noticeable. These Δα values showed larger runoff events occupied the leading position with some local values falling. During the 1970 s to the 1990 s, Δf0 illustrated the probability of the daily runoff at the lowest point is always larger than that of the highest during three continuous decades. At the beginning of the 21 st century, for Δf0 the trend presented was contrary from the 1970 s to the 1990 s. B values suggested an overall trend of increases during1972–2011. Until the 21 st century, the runoff with a slightly descending tendency on the whole explained these relatively large runoff events taking the leading role for the Kaidu River; but sometimes, some small events also played the dominant role.     

An Algorithm for Automated Identification of Gust Fronts from Doppler Radar Data

Gust fronts are weak narrow-band echoes of increased reflectivity at the background levels in the low-elevation fields of Doppler radar. An automated approach to gust front detection that relies on the image features of radar observations is presented in this paper. The algorithm is not sensitive to the variations in reflectivity values and gust front widths. The approach includes the following steps. First, a novel local binary with dual-template (LBDT) algorithm is designed as the fundamental algorithm to identify the potential areas of narrow-band echoes. Second, based on the disadvantages of the LBDT algorithm, several modifications are made, including splitting the intersecting lines, connecting the fragments, and filtering the edges and radial interference noise. Third, an optical flow method is used to determine whether a weak narrow-band echo is a gust front according to the prior knowledge that a gust front usually propagates in front of the associated generating storm. The results of experiments show that the proposed method can automatically identify gust fronts with a high probability of detection and a low false alarm rate. The automatic identification of gust fronts is potentially useful for accurate short-term weather forecasting, particularly in the forecasting of storm winds.     

低空急流识别及急流轴自动绘制方法研究

低空急流对强对流天气的预报有重要意义。针对目前低空急流主要由手工绘制,存在效率低、易受主观因素影响的问题,本文基于MICAPS高空全要素填图数据中的探空站风场信息,提出了一种低空急流自动识别及急流轴自动绘制算法。算法从急流轴定义出发,依次从风速、风向、探空站分布、中轴线位置等多个角度对低空急流轴进行检测。经过传递闭包聚类、急流轴关键点提取、不同风向急流轴关键点归并、急流轴平滑等步骤,实现了低空急流自动识别及急流轴的自动绘制。测试表明,在识别的基础上自动绘制的急流轴具有位置准确、形态自然、能完整反映急流水汽输送路径、适应复杂环境低空急流等特点。在291组测试数据中未发现空报,准确击中率达到94.96%。