Numerical Simulations of Laminar Air–Water Flow of a Non-linear Progressive Wave at Low Wind Speed

A numerical simulation for two-dimensional laminar air–water flow of a non-linear progressive water wave with large steepness is performed when the background wind speed varies from zero to the wave phase speed. It is revealed that in the water the difference between the analytical solution of potential flow and numerical solution of viscous flow is very small, indicating that both solutions of the potential flow and viscous flow describe the water wave very accurately. In the air the solutions of potential and viscous flows are very different due to the effects of viscosity. The velocity distribution in the airflow is strongly influenced by the background wind speed and it is found that three wind speeds, $U=0$ , $U=u_m$ (the maximum orbital velocity of a water wave), and $U=c$ (the wave phase speed), are important in distinguishing different features of the flow patterns.     

基于Moodle的变形监测技术网络课程开发及应用

为提高网络在线教学效果,适应疫情期间线上教学需求,本文基于Moodle开源在线教育平台构建了广泛适应的变形监测网络在线课程资源库。简述了Moodle在线课程建设的过程、方法及应注意的问题,重点讨论了试题库、案例库及线上线下交流模块的开发步骤。根据双一流建设与工程认证的OBE教学理念,对变形监测技术网络课程教学建设应遵循的基本原则、问题及毕业要求达成值评价方法进行了探讨。研究表明,网络在线课程的应用,促进了教学资源的共享和师生交流,降低了教师上课的劳动强度,提高了学生学习的积极性。通过合理制定课程目标,有效评价毕业要求的达成情况和持续改进教学手段,对提高变形监测技术课程教学效果有积极意义。     

不同地形环境下无人机航线规划及三维建模分析

针对不同地形环境下存在的飞行安全性低、数据冗余、构建三维模型质量和精度差等问题,本文以单镜头四旋翼小型无人机为试验设备,对平坦地形环境下的复杂单体建筑使用井字形交叉航线和环视航线;对复杂山地地形环境下的泥石流沟谷使用水平航线、井字形交叉航线及视频航线构建三维模型,并结合航线参数、三维模型质量和精度,探讨了不同地形环境下无人机航线规划方案对三维模型构建的影响。经评价分析可知:①使用环视航线能安全、快速地获取平坦地形下的复杂单体建筑影像,构建完整、质量好、精度高的三维模型;②使用井字形交叉航线能构建山地地形下泥石流沟谷的完整、质量好、精度高的三维模型,但飞行安全性、时效性较低;③使用视频航线,影像重叠度高,能构建完整、质量好的三维模型,模型精度并无明显差异。     

利用HHT-EEMD方法分析云南区域GNSS应变时序孕震信息

地震的孕育和发生本质上都是地壳内部应力、应变能逐渐积累并突然或缓慢释放的结果,研究应变的变化过程对于地震危险性的判定具有重要意义。本文基于云南区域2013—2019年GNSS格网应变时间序列,利用专门适用于非线性非平稳信号处理的热门时频分析方法—整体经验模态分解（ensemble empirical mode decomposition,EEMD）的希尔伯特-黄变换（Hilbert-Huang transform,HHT）分析方法,探索云南区域中强地震前GNSS应变时序的时-频-能量分布特征,尝试挖掘应变时频信号中所携带的孕震信息。利用23号、42号格网对应的地震进行震例分析,结果显示：EEMD具有分频剖面的类似特征,它能够依据数据的时间特征尺度进行信号分解,较好地剖析信号在不同频率尺度上的变化特征;Hilbert变换能够通过瞬时频率、瞬时振幅等方式突出信号的局部瞬时特性,在固有模态分量（intrinsic mode functions,IMF）异常曲线识别无效的情况下仍能凸显异常;通过EEMD、残差趋势项分析、IMF异常识别和Hilbert变换综合动态分析应变时间序列的分析方法,能够在部分地震前夕发现一些潜在异常信息,为未来云南区域强震危险地点的判定提供一定的参考。     

联合时变重力数据与测高数据反演全球海平面变化及其分量贡献

理解全球海平面变化具有十分重要的意义,它间接反映了地球系统中气候性相关因素的变化。本文基于一组海平面指纹和比容经验正交函数,联合时变重力数据和卫星测高数据反演了2002年4月至2020年2月的全球海平面变化,将全球海平面变化分解成南极冰盖融化、格陵兰冰盖融化、陆地冰川融化、陆地水储量变化、冰川均衡调整和海水比容效应这6个分量的贡献。联合反演结果显示,全球平均比容海平面变化为1.08±0.05 mm/a,与相关文献的结果相吻合。研究发现,联合测高数据和时变重力数据的反演方法能够一定程度上减弱GRACE Follow-On卫星时期海水质量变化被低估的现象。本文利用联合反演的结果研究了区域海平面变化,在大部分近海区域反演效果较好,这表明该方法可用于区域海平面变化的研究。     

2021年夏季中国大陆涝渍灾害时空分布分析

涝渍害是中国除干旱以外对农作物影响最严重的气象灾害,涝渍害的发生和发展对人民的生命和财产安全以及农作物的生长发育产生巨大的影响。2021年7月至8月间,中国北方多地降水达到历史观测极值,而相应时期地面的涝渍害发生和发展状况及其时空特征并未得到有效研究。因此,本研究首先利用中国大陆土壤水分站点日数据和被动微波遥感卫星SMAP反演土壤水分日产品获取中国高精度表层土壤湿度数据（0—10 cm）;随后,结合田间持水量数据计算土壤表层相对含水量。在此基础上,以连续10 d土壤相对含水量大于等于90%为标准,分析中国大陆2021年7月1日—8月25日的涝渍害时空分布情况。结果表明：（1）融合后的土壤水分产品较原始的SMAP微波土壤水分产品精度具有明显的提高;（2）中国东北地区水稻田种植区的土壤相对含水量大于等于90%的最长持续天数均为56 d,土壤的水分长期处于饱和状态,说明了本文方法能够较为准确的反应出土壤涝渍害的情况;（3）中国东北及华北地区受灾较为严重,其中黑龙江的西部和河北、河南、山东发生的涝渍面积最大。中国大陆耕地部分受涝渍灾害区域占到总耕地面积的1/2左右,重灾区面积为1.940×10⁵ km²;（4）黑龙江的西部及河北、河南、山东等地较往年降水偏多,这与涝渍害受灾区基本吻合。     

北斗三号卫星经验型太阳光压模型分析与精化

太阳光压摄动作为在轨导航卫星受到的最大的非保守力,是卫星精密定轨的重要误差源。ECOM模型、ECOM2模型,这两种经验型光压模型被广泛应用于导航卫星定轨。然而,ECOM模型和ECOM2模型分别是针对GPS和GLONASS卫星设计的,并不完全适用于我国北斗三号(BDS-3)卫星。针对五参数ECOM模型在BDS-3卫星低太阳高度角时期轨道不连续性增大的问题,本文提出在 D方向引入一阶周期项来吸收未被模型化光压加速度。结果表明,引入一阶余弦周期项 D_c,能将低太阳高度角时期CAST卫星的切向、法向、径向重叠轨道误差分别减小约60%、52%、29%。针对ECOM2模型中 D_2c和 D₀、D_2s和 B_s之间存在的强相关性,本文提出了不估计 D_2c参数的八参数ECOM2模型和不估计 D_2c与 D_2s的七参数ECOM2模型。结果表明,相较九参数ECOM2模型,不估计 D_2c参数的八参数ECOM2模型能够将CAST卫星和SECM卫星径向重叠轨道误差分别减少约18%和27%。在此基础上,继续移除 D_2s后(七参数ECOM2),径向重叠轨道误差可进一步减小5.2%~8.5%。综合考察重叠轨道精度和SLR检核精度,不顾及 D_2c和 D_2s的七参数ECOM2模型表现最佳。CAST卫星和SECM卫星重叠轨道切向、法向、径向精度分别为5.0、3.4、1.4 cm和5.4、3.5、1.5 cm;SLR检核残差标准差分别为3.1~3.2 cm、4.4~4.7 cm。     

中国晚侏罗世多瘤齿兽类哺乳动物的发现及其意义

多瘤齿兽是一类已绝灭的哺乳动物,其以后部牙齿上有很多小瘤(小的隆起,或者小尖)来适于咀嚼植物为特征。总的来说,它们的门齿和臼齿与那些啮齿类相似,但在演化时间上多瘤齿兽比新生代的啮齿类早的多。多瘤齿兽是杂食者,或者说是成功开拓了其它脊椎动物无法开拓的植食生境的植食者(可以树叶、种子、蕨类、裸子植物,再加上蠕虫和昆虫为食)。由于它们多种食性和运动方式,多瘤齿兽成为中生代数量最多的哺乳动物,几乎占侏罗纪和白垩纪时期所有哺乳动物种类的一半。它们的支系是哺乳动物历史上生存时间最长的支系,出现于170 Ma前,大约绝灭于35 Ma。但是,因为多瘤齿兽具有很多独特的、高度特化的牙齿和头骨特征,古生物学家们长期困惑于它们的进化起源。最近,中国辽西发现了一件产自晚侏罗世髫髻山组的多瘤齿兽类哺乳动物。由于其牙齿上发育明显的纹饰,如很多小的脊、沟、凹槽等,新发现的哺乳动物被命名为皱纹齿兽(Rugosodon)。另一方面,由于与皱纹齿兽亲缘关系最近的哺乳动物产自西欧的侏罗纪地层,因此其种名被命名为欧亚皱纹齿兽(Rugosodon eurasiaticus)。新发现为晚侏罗世时期欧洲和亚洲的哺乳动物具有高度的相似性提供了最新的证据。皱纹齿兽是一种夜行的哺乳动物,生活于气候温和的湖滨,与长羽毛的恐龙近鸟龙、翼龙类达尔文翼龙、大量节肢动物、其它几种哺乳动物共同生活于一起。根据与现生哺乳动物的比较,并依据欧亚皱纹齿兽手部比例、末端指节的形态等,推论欧亚皱纹齿兽很可能是地栖哺乳动物,或者说地栖比攀爬的可能性更大。这一发现对于研究多瘤齿兽早期的演化、食性分异、运动适应起源等具有重要的科学意义。     

Past atmospheric trace metal deposition in a remote lake (Lake Ngoring) at the headwater areas of Yellow River,Tibetan Plateau

A complete record derived from a core dated both by ²¹⁰Pb and ¹³⁷Cs chronologies from Lake Ngoring at the headwater areas of the Yellow River provides new insight into the changing atmospheric deposition of trace metals including Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, and Zn. This study showed that there was an inflection in the early 1960s, before which both fluxes and contents of Cd, Ni, Pb, and Zn remained relatively steady or slowly increased, and thereafter continued increases both in fluxes and contents were found. Taking Pb as an example, the flux increased from 0.13 (before 1960) to 0.25 mg m^?2 a^?1 (averaged 1963–2006). According to atmospheric flux calculations using Al as a reference element, atmospheric fluxes of trace metals generally showed a rapid increase and peaked in recent years, closely following the historical economic development of the neighboring region, mainly for Qinghai and Gansu provinces. The atmospheric inventory for Zn was the highest, reaching 1.068 g m^?2, while the lowest was for Cd, at only 0.079 gm^?2. The percentage proportions of atmospheric deposition for Cd, Ni, and Zn were 37, 12, and 8.7 %, respectively. Hence, the atmospheric contribution to the trace metal content via long range transport is not negligible when considering input of materials to lake ecosystems.