周期性的或伴有贯穿流的西边界流跨隙流动的迟滞变异过程

使用1.5层准地转约化重力模式研究了周期性的或伴有贯穿流的西边界流跨隙流动的迟滞变异过程。当西边界流变化的周期比罗斯贝波在缺口处调整的时间尺度大得多时,在雷诺数增加和减少过程的霍夫分叉点都发生延迟,从而产生新的雷诺数迟滞区间;并且西边界流流态转变的临界值变化显著;且周期强迫越短,雷诺数迟滞区间越大。当西边界流变化的周期与罗斯贝波在缺口处调整的时间尺度相当时,西边界流在缺口的流态呈无迟滞的周期性变化,且西边界流入侵西海盆的程度随周期减少而变小。此外,当贯穿流的流量大于西边界流的一半时,会显著影响西边界流在缺口处的迟滞变异过程;西边界流向西入侵程度和流态转变发生的临界雷诺值均发生变化,且贯穿流流量越大变化越大。     

胶州湾沉积物中石油降解菌的降解能力及多样性研究

2013年青岛输油管道爆炸,大量石油污染了附近海岸。课题组采集了污染的沉积物样品,以原油为唯一碳源和能源,富集了四个石油降解菌群。生物多样性和群落分析表明,Luteibacter、Parvibaculum 和属于食烷菌科的一个属是降解菌群的主要优势菌,都属于变形菌门。从石油降解菌群中分离筛选,获得了9株具有不同16S rRNA基因序列的降解菌,分别属于8个属。重量法测定降解菌的石油降解率,其中5株的石油降解率大于30%。GC-MS分析结果表明,石油降解菌多倾向于降解烷烃,对多环芳烃的降解能力较差,其中5株细菌的烷烃降解率较大,仅1株菌D2对多环芳烃的降解率较大,其降解率在34.9%到77.5%。通过对高通量数据的分析,表明食烷菌属是菌群A和菌群E的主要降解菌群,其中筛选获得的菌株E4可能是菌群E的一株优势降解菌。本研究所筛选菌株证明了其石油降解潜力,为油污染海滩生物修复提供了菌株资源。     

耦合土地利用回归与人口加权模型的PM2.5暴露风险评估

PM_2.5已成为人群健康的重要威胁之一,科学精准的暴露评估是PM_2.5风险防控的前提,为提升PM_2.5暴露精准评估,本文利用土地利用数据、道路数据、气象数据等构建PM_2.5土地利用回归反演模型,实现了2013年12月1日-2014年2月8日（冬季）广佛都市区PM_2.5时空动态演变监测,在此基础上将PM_2.5反演结果与人口密度数据耦合,分别从PM_2.5污染浓度与人口加权PM_2.5浓度2个方面,评估广佛都市区PM_2.5污染暴露风险。研究结果表明：① 土地利用回归模型能够较好的反映研究区域内PM_2.5的空间分布特征,R²大于0.78;② 2013年12月1日-2014年2月8日,广佛都市区PM_2.5浓度平均值呈现波动变化趋势,研究时段内,最高平均浓度为97.91 μg/m³ （12月29日-1月11日）,最低平均浓度为53.40 μg/m³ （1月26日-2月8日）,全时段PM_2.5浓度超WHO健康标准的面积占比达99.8%;③ 广佛都市区PM_2.5的空间分布具有异质性规律,其高值区分别位于广州市天河区、越秀区、番禺区北部、花都区北部及佛山市禅城区、南海区中部、三水区中部,低值区主要位于广州市白云区、番禺区东南部及佛山市顺德区南部。人口加权暴露风险存在2个高值中心,分别位于广州市和佛山市的主城区;④ 耦合人口加权模型前后,广佛都市区PM_2.5暴露风险高风险区空间分布发生变化,未考虑人口加权模型时,广佛深高值区较为分散,主要位于南海区、天河区、越秀区、禅城区,考虑人口加权模型后,高值区更加集中于广州市和佛山市的主城区。     

土地利用和气候变化对海河流域蒸散发时空变化的影响

蒸散发（ET）是水文能量循环和气候系统的关键环节,研究ET的时空变化特征及其响应土地利用和气候变化的驱动机制对于理清流域水资源和气候变化的关系具有重要的意义。本文基于MOD16/ET数据集定量分析了海河流域2000-2014年ET的时空变化特征,并结合时序气温降水数据和土地利用数据,采用相关分析方法定量探索了ET与气候因子的驱动力关系。结果表明：① 海河流域2000-2014年ET表现为较为显著的空间分布格局,呈现出北部和南部高、西北部和中东部低的分布特性。不同土地利用类型的多年ET呈林地>草地>耕地>其他类型的特征;② 2000-2014年海河流域年均ET波动范围为371.96~441.29 mm/a,多年ET的均值为398.69 mm/a,平均相对变化率为-0.41%,整体呈下降趋势;③ 多年月ET与气温和降水均呈单峰型周期性变化趋势,年内月ET呈单峰变化趋势;④ 春秋两季的ET与降水和气温的相关性明显高于其他季节,ET与气温和降水的平均相关系数是-0.17和0.37,表明降水对于ET的响应程度强于气温;⑤ 驱动分区结果表明海河流域ET受气候因子驱动的主要类型是降水驱动型和降水、气温共同驱动型;⑥ 海河流域耕地ET变化气候因子驱动模式主要是降水、气温共同驱动型;林地、草地的驱动模式主要气温驱动型和降水驱动型,其他土地利用类型的驱动模式主要是受其他因素驱动。该研究将对海河流域水资源开发管理和区域气候调节起到科学指导作用。     

Gaussian decomposition and component pigment spectral analysis of phytoplankton absorption spectra

The absorption spectrum of phytoplankton is an important bio-optical parameter for ocean color hyperspectral remote sensing;its magnitude and shape can be affected considerably by pigment composition and concentration.We conducted Gaussian decomposition to the absorption spectra of phytoplankton pigment and studied the spectral components of the phytoplankton,in which the package effect was investigated using pigment concentration data and phytoplankton absorption spectra.The decomposition results were compared with the corresponding concentrations of the five main pigment groups(chlorophylls a,b,and c,photo-synthetic carotenoids(PSC),and photo-protective carotenoids(PPC)).The results indicate that the majority of residual errors in the Gaussian decomposition are0.001 m~(-1),and R~2 of the power regression between characteristic bands and HPLC pigment concentrations(except for chlorophyll b)was0.65 or greater for surface water samples at autumn cruise.In addition,we determined a strong predictive capability for chlorophylls a,c,PPC,and PSC.We also tested the estimation of pigment concentrations from the empirical specific absorption coefficient of pigment composition.The empirical decomposition showed that the Ficek model was the closest to the original spectra with the smallest residual errors.The pigment decomposition results and HPLC measurements of pigment concentration are in a high consistency as the scatter plots are distributed largely near the 1:1 line in spite of prominent seasonal variations.The Wozniak model showed a better fit than the Ficek model for Chla,and the median relative error was small.The pigment component information estimated from the phytoplankton absorption spectra can help better remote sensing of hyperspectral ocean color that related to the changes in phytoplankton communities and varieties.     

基于耀斑改正的多光谱水深反演方法研究

利用WorldView-2四波段卫星数据和电子海图数据,基于改进的耀斑改正算法和双波段比值算法,反演获得了3处典型海域的浅水水深。通过不同海域、不同耀斑条件下水深反演实验,探讨了RED,NIR波段在典型四波段水深反演中的作用和影响,发现在双波段比值法水深反演中,引入RED+NIR波段进行耀斑改正处理,可以增加珊瑚、海藻等绿色物质覆盖海底的反射率,有效地提高该类海域的水深反演精度。基于耀斑改正的多光谱水深反演方法,适用于中轻度耀斑条件下,水质较清澈的浅海水深反演,可在国内外典型四波段卫星数据水深反演中推广应用。     

一种新型鲸鱼式潮流能发电装置的设计与试验研究

为了进一步提高潮流能的利用率,提出了一种新型鲸鱼式潮流能发电装置。借鉴风机叶片设计方法及水平轴水轮机的设计原理,利用结构力学、流体力学和CFD相关方法,对该装置的螺旋桨叶、导流筒和固定桩等部件进行了设计研究,从获能效果、装置可靠性和发电功率等方面进行了优化设计,并通过900 W样机试验验证了设计的有效性。试验结果显示,海流高潮期装置最大发电功率可达到980 W,一天内大约有4个缓潮期,此间发电功率明显下降,但持续时间不长,总体平均发电功率在800 W上下;同时潮流能轮机启动流速在0.41 m/s左右,有着良好的低速启动性能。     

滩涂机载LiDAR点云数据滤波方法研究

机载LiDAR点云数据滤波是制作高精度数字地形产品的重要环节。通过分析常用滤波算法基本原理、滩涂机载LiDAR点云数据的特点,提出了一种基于潮汐水位高程约束,移动窗口滤波与三角网渐进加密滤波组合的滤波方法。试验表明:该滤波方法获取的滩涂地形有效点云数据质量与人工滤波结果相当,在一定程度上提高了滩涂区域机载LiDAR点云数据滤波的效率,为快速获取滩涂区域数字高程模型提供了有效途径。     

GF-3全极化影像在地表浅覆盖区进行地质构造解译的新方法

地质构造信息对地质矿产调查具有重要意义,野外实测和光学遥感等常规手段在一些地表浅覆盖区获取的地质构造信息十分有限,而合成孔径雷达(SAR)对地表具有一定的穿透性,在探测地表浅层覆盖区域的地质构造特征中具有独特优势。利用高分三号(GF-3)全极化影像,在典型的地表浅层覆盖区域,开展了断裂构造等信息的解译探索,提出了一种地表浅覆盖区域地质构造解译的新方法。首先对西藏改则、林芝、贵阳、北京千家店等4个研究区内的断裂构造和环带构造进行分析;接着,提出了GF-3全极化影像用于浅覆盖区地质解译的处理流程,通过引入DEM数据对GF-3影像进行地形校正,充分利用微地形微地貌特征,并采用不同极化方式的RGB合成,增强了影像的判读性,并进行地质构造解译;最后,将解译结果与1∶5万实测数据进行对比,断层的位置和方向与实测结果基本一致,同时获取了大量野外实测未能探明的浅覆盖层以下的断层信息,进一步丰富了研究区的地质构造信息。结果表明,GF-3全极化影像可用于浅覆盖区的地质构造解译,并且具有野外实测和光学遥感等常规手段所不能替代的独特优势。     

车载激光雷达测量系统整体检校方法

针对目前系统检校常用方法中大多依赖手工提取点时无法准确获得检校点、绝对精度较低、对实际数据的适用性差等问题,该文结合自主研发的车载激光雷达测量系统,提出一种利用带有反射片的特制球形标靶及利用距离阈值插值算法快速、方便且准确地对车载激光雷达测量系统进行外参数检校的方法。结果表明:与传统方法相比,该方法可以完全弥补常规方法中提取的检校点不准确、精度低等缺点,适用性及实用性更强;在绝对精度方面,整体水平精度达到0.05m以下,高程精度达到0.06m以下;在相对精度方面,拟合检校球直径精度达到0.003m以下,距离精度达到0.002m以下,证明该方法的精度、适用性完全满足当前车载激光雷达测量系统检校的精度需求。