全球变化与地理学综合研究——黄秉维先生学术思想之理解

黄秉维先生是我国现代地理学的一代宗师和重要开拓者, 他较早的关注全球变化领域的研究动态, 为地理学与全球变化研究做出了卓越贡献。在黄先生百年诞辰之际, 我们系统回顾了黄秉维先生对全球变化研究的三个发展阶段, 通过学习黄秉维先生关于全球变化研究的重要学术思想, 发现近几十年来国内外全球变化领域研究实践印证和体现了黄秉维先生注重全球变化综合研究、区域研究与不确定性研究的前瞻性理念。本文力求在理解黄秉维先生学术思想的基础上, 探讨全球变化领域的未来研究方向与重点, 明晰了未来研究的目标与创新点。本文将为全球变化新形势下综合自然地理学的发展提供参考, 为应对全球变化国家战略的制定和可持续发展提供科学基础。     

中国1951-1980年及1981-2010年的气候区划

根据资料均一性、完整性和连续性,从1951-2010年中国756个站气象观测日值数据集中,遴选了654个站(1951-1980年)和658个站(1981-2010年)的资料,依据气候区划理论,遵循同一区划原则,采用同一区划方法和指标体系,分别对中国1951-1980年及1981-2010年2个时段的气候状况进行了区划。结果将中国分为12个温度带、24个干湿区、56个气候区;对比表明:虽然这2个时段所划分的气候区数量一致,但与1951-1980年相比,在56个气候区中,有30个区在1981-2010年间出现了水平位置移动或范围盈缩;其余26气候区虽然水平位置、范围未出现显著移动或盈缩,但多数区域的区划指标值也出现了变化,说明在过去60年中,中国气候格局已出现了一定程度的变化。     

各向异性介质中的浅海海洋可控源电磁响应特征

由于受到空气波的影响,浅海海洋可控源电磁数据对海底储油层的反映较弱,如何对浅海数据进行处理和解释一直是海洋电磁理论研究的热点。随着近年来海洋电磁理论的不断完善,浅海数据已经可以被较好地处理与反演,但是其解释水平仍然受基本理论研究不足的制约。针对这一现状,本文开展了海底电各向异性对浅海数据影响规律的研究。具体方法为:利用欧拉旋转建立不同的海底电性各向异性模型,然后采用交错网格有限差分法计算浅海海洋可控源电磁响应,最后通过分析同线情况下电场E_x分量的振幅和相位曲线特征以及海底电场及电流密度分布规律,分析各向异性对浅海海洋可控源电磁响应影响的物理机制,并讨论浅海各向异性情况下海洋电磁对高阻储油层的识别能力。得出的结论为各向异性介质中的浅海海洋电磁响应特征与深海有较大区别,在进行数据的处理、反演和解释时应区别于深海情况。     

时间域航空电磁数据加权横向约束反演

传统的单点一维反演技术处理时间域航空电磁数据得到的电阻率和层厚度容易呈现横向不连续性,导致层界面不光滑。即使相邻测点的反演结果也会出现突变现象,与实际地质情况不符,给解释工作带来困难。笔者针对时间域航空电磁数据空间采样密集、在沉积岩地区工作时地下电性结构横向连续性较好的特点,研究了时间域航空电磁数据参数加权横向约束反演方法。反演时同时考虑数据拟合、相邻测点电阻率和层厚度横向约束以及深度横向约束,利用参数加权来调整对各层模型参数和深度横向光滑度的约束强度。通过对理论和实测数据反演并与传统的单点一维反演结果进行对比,验证了拟二维横向加权约束反演是处理时间域航空电磁数据的有效方法。横向约束反演结果电阻率和层厚度横向光滑连续,层界面清晰。引入参数加权实现对不同参数横向光滑度和连续性的制约,可进一步提高反演解的稳定性。加权因子对反演结果有较大影响,在实际应用中,应该综合考虑地质资料选择合适的加权因子。     

基于生态足迹的天山北坡经济带生态承载力评价与预测

生态承载力是测度区域社会经济发展对资源与环境系统压力程度的重要标尺。基于生态足迹法,构建生态承载力的评价与预测模型,分别评价和预测了2010年与2015年天山北坡经济带的生态足迹和承载力。结果表明：2010年天山北坡经济带生态足迹组分以草地和能源用地为主,约占足迹总量的93%,人均生态承载力总体高于人均生态足迹;2015年生态承载状况仍然总体盈余。但随着人口快速增长以及人均消费能力提高,2015年人均生态承载力已经低于2010年水平,城镇化对未利用地的开发形成用地总量供给的增加可能是维持生态盈余的主要原因之一。经济发展与城镇化进程对区域可持续发展造成一定压力,需要对资源环境承载能力加强监测预警。     

气候变化适应措施的选择与偏好分析——基于青藏高原生态功能保护区的调查

以青藏高原生态功能保护区为案例,基于专家判断,采用层次分析法（AHP）,对气候变化适应措施进行了优先性排序,结果表明生态功能保护气候变化专项资金、载畜量控制配套工程和产业结构调整规划是相对最重要的适应措施;决策与执行者、决策支持者和科学研究者对不同适应措施存在一定偏好差异,这些差异与不同利益相关者的职能、适应措施执行时所牵涉的利益关系等有一定联系。将AHP应用于适应措施择优的可行性探索对国家气候变化适应战略具有一定方法论意义。     

仿生胸鳍的三维尾涡结构与参数影响分析

为研究仿胸鳍推进的机理和流体动力特性及缩小机器鱼与生物原型之间的性能差距,利用浸入边界法数值模拟了做耦合旋转运动胸鳍的非定常绕流问题。详细探讨胸鳍非定常运动的三维尾涡结构演化和推进机理,并开展胸鳍推进性能与尾涡结构的参数影响分析。结果表明:迎流面在背、腹侧边缘及鳍梢部显著涡旋结构的作用下所出现的低压力区,加之鳍表面和上游来流之间好的垂直度共同造成了在动力划水阶段的高推力;在恢复划水阶段的高升力与背侧边缘涡强度的持续增加,以及因鳍表面倾斜而引起的水动力被分解到竖直方向的比重提升有关;胸鳍尾流场被一个三维双环涡结构所支配;当前的模拟为仿胸鳍推进建立了一个最优的斯特劳哈尔数St范围(在0.55附近),在此之后平均推力仍随St的增大而增加,而推进效率则表现出一个缓慢降低的趋势;当前后拍动与纵倾运动之间的相位差为90度时,胸鳍同时取得最佳的推力和效率。     

ElasticSearch分布式搜索引擎在地名地址检索中的应用

针对传统全文搜索引擎Lucene无法满足海量地名地址数据高速分布式检索的问题,本文通过对分布式搜索引擎ElasticSearch的集群架构、索引分片与复制集、地理要素索引存储、数据检索及位置聚合等关键点进行详细研究,结合地名地址库数据结构的特点,提出了一种面向Web电子地图开发的分布式地名地址搜索服务构架,实现了地名地址模糊搜索、专题搜索、视野内搜索、周边搜索等功能。该架构具备可伸缩性、容错性、支持大规模并发访问的特点。     

北极海冰变率的独特模式及其与大气强迫的关系

The spatial structure of the Arctic sea ice concentration(SIC) variability and the connection to atmospheric as well as radiative forcing during winter and summer for the 1979–2017 period are investigated. The interannual variability with different spatial characteristics of SIC in summer and winter is extracted using the empirical orthogonal function(EOF) analysis. The present study confirms that the atmospheric circulation has a strong influence on the SIC through both dynamic and thermodynamic processes, as the heat flux anomalies in summer are radiatively forced while those in winter contain both radiative and "circulation-induced" components. Thus,atmospheric fluctuations have an explicit and extensive influence to the SIC through complex mechanisms during both seasons. Moreover, analysis of a variety of atmospheric variables indicates that the primary mechanism about specific regional SIC patterns in Arctic marginal seas are different with special characteristics.     

内蒙古沙章土矿区闪长玢岩成岩时代及岩浆源区探讨:锆石U-Pb年代学、岩石地球化学及Hf同位素约束

闪长玢岩因其成因及含矿性特点而备受地学界关注,内蒙古阿巴嘎旗北部沙章土矿区发育闪长玢岩体,伴生着高背景化探异常。本研究通过岩石学、锆石U-Pb年代学、岩石地球化学及其Hf 同位素研究,确定沙章土矿区闪长玢岩的成岩年龄及岩浆源区。闪长玢岩的侵位年龄为(311.1±1.7) Ma,属晚石炭世海西中期构造-岩浆活动的产物。岩石中SiO₂含量为56.19%~60.45%,Na₂O + K₂O为4.81%~5.87%,铝饱和指数A/CNK为1.00~1.43,属高钾钙碱性、过铝质岩石;明显富集轻稀土和大离子亲石元素K、Rb及高场强元素Zr、Th、U,显著亏损重稀土及高场强元素Nb、Ta、P、Hf、Ti,显示了俯冲带岛弧岩浆岩的地球化学特征;稀土元素总量(REE)为139.62×10^-6~150.67×10^-6,具有轻稀土元素富集、重稀土元素亏损的右倾配分模式,显示弱负Eu异常。Hf同位素单阶段模式年龄(T_DM)为637~905 Ma,二阶段模式年龄(T_DM^C)变化范围为827~1 259 Ma,锆石ε_Hf(t)值在+1.10~+7.80之间,显示其具有幔源岩浆物质来源特征,其岩浆源区可能是由俯冲板片脱水交代上覆地幔楔,熔融体上升发生底侵作用,加热并诱发新生基性下地壳部分熔融,上升演化而形成的壳幔混源岩浆。