运用多元统计方法识别浙北海域两个典型港湾的水质状况

浙北海域两个典型港湾,杭州湾与象山港的水体污染状况日趋严重。本文运用多元统计方法,对分析了研究海域水体的物理及生物地球化学要素进行了量化分析。结果表明,根据物理及生物地球化学特性,层次聚类分析可将研究海域划分为两个不同的子区域;主成分分析分别在杭州湾和象山港识别出3个潜在的污染源,且陆源径流的输入、沿岸工业排污以及自然演化过程为主要源头。因此,研究海域的生态环境保护刻不容缓,应该立即采取相关措施。     

景观指数的并行计算方法

随着地理信息科学和系统的发展,GIS数据的时空分辨率和数据量呈现爆炸式的增长趋势。传统的基于个人计算机的景观指数计算软件难以有效快速地完成海量数据的空间分析。针对该问题,本文提出了一个高效的景观指数并行计算方法。首先对原有的并查集连通域标记算法进行了2点改进：① 在第2次遍历数据时,增加了计算斑块面积、周长等斑块基本信息的功能,为景观指数的计算提供必要参数;② 在第2次遍历过程中,增加了重新标记连续序号的功能,减少了原有算法在合并操作后造成的序号不连续,需要重新遍历数据的开销。在此基础上,本文利用MPI并行编程库,采用数据分割和主从进程协同的并行计算模式实现了景观指数的并行计算。实验表明,在保证计算正确性的基础上,本文的并行算法大幅度提高了景观指数的计算性能,为快速分析大规模数据的景观形态和格局提供了有效手段。     

天山山区典型内陆河流域径流组分特征分析

通过对天山南北坡的两个典型流域降水、地下水、河流、融冰雪水δD和δ¹⁸O及水化学检测,基于同位素径流分割模型定量分析了年内径流组分特征。结果表明：（1）两条河流的径流组成中地下水为构成径流的主要成分,其次是冰川融水,融雪水及降水,但南北坡径流组分表现出较明显的差异,乌鲁木齐河流域中冰川融水的比重要大于黄水沟流域,对气候变化响应明显。（2）两条河流在不同季节径流组分也表现出较大差异,春季径流组分差异最为明显。     

古尔班通古特沙漠南缘梭梭茎干液流变化及其对环境因子的响应

利用TDP热扩散式茎流计,结合气象观测系统,对古尔班通古特沙漠南缘原生梭梭的树干液流及环境因子进行连续监测,分析了梭梭树干液流对环境要素的响应,基于潜在蒸散发和蒸腾需求指数对梭梭茎干液流进行了模拟。结果表明：（1）梭梭树干液流在晴天的日变化呈单峰曲线,液流速率上升阶段时间短于下降阶段时间,与气象因素的日变化规律不一致。不同季节梭梭树干液流速率日变化规律存在差异,夏季液流与春季、秋季相比,启动早,停止晚,峰值更大且发生更早。（2）环境要素间存在着不同程度的相关性,主成分分析表明：前三个主成分共能解释85%的环境信息,其中以空气湿度、空气温度、水汽压亏缺、潜在蒸散发、净辐射为主的第一主成分能解释47%环境信息变化,以土壤温度、水汽压为主的第二主成分能解释20%环境信息变化,以土壤含水量、风速为主的第三主成分能解释17.6%的环境信息变化。（3）在春季和夏季基于潜在蒸散发的S型模型模拟梭梭液流速率的精度更高,在秋季基于蒸腾需求指数模拟的梭梭液流速率的精度更高。（4）梭梭树干液流速率与大气水分亏缺、净辐射、潜在蒸散发之间存在非对称响应,且不同季节间的响应规律存在差异,在春季和秋季,液流速率与水汽压亏缺呈顺时针状,与净辐射、潜在蒸散发呈逆时针状;在夏季,液流速率与水汽压亏缺呈顺时针状,与净辐射、潜在蒸散发呈斜8字顺时针状。     

基于主成分分析的甘肃省水资源承载力评价

以甘肃省水资源承载力为研究对象,运用主成分分析法对甘肃省水资源承载力从时间和空间两个角度进行了综合评价。研究表明：影响水资源承载力的因子主要包括经济发展因子、人口因子、水资源供需平衡因子、农业生产用水因子;2006-2015年,甘肃省水资源承载力整体呈现下降趋势;甘肃省水资源承载力存在显著的地区差异,甘南等地区水资源承载力较大,白银等地区居中,张掖等地区较小,兰州等地区最小,这主要是受水资源供需不平衡、农业生产用水差异较大和经济发展及人口因素的影响。     

基于FTIR和MODIS数据估算新疆沙漠宽波段地表比辐射率

基于FTIR和MODIS数据,建立了新疆沙漠宽波段（8～13.5 μm）地表比辐射率的最优估算模型。首先,利用傅立叶变换热红外光谱仪观测的塔克拉玛干沙漠地表比辐射率光谱数据,结合同期MODIS温度/比辐射率产品MOD11A1的29、31和32波段比辐射率值和MOD09A1的第7波段反射率值,建立宽波段地表比辐射率估算模型,并分别采用观测数据和光谱库数据验证了模型的精度,估算结果的均方根误差分别为0.0041和0.0081。其次,选择最优估算模型,利用MODIS数据,估算了新疆4个沙漠的宽波段地表比辐射率,得到了沙漠地表比辐射率的空间分布特征。结果表明：塔克拉玛干沙漠和库鲁克库姆沙漠气候干燥稳定,地表比辐射率分布较为均匀,范围为0.850～0.915;古尔班通古特沙漠受到植被和地表水分的影响,比辐射率空间分布不均匀,范围为0.890～0.915;库木塔格沙漠的地表比辐射率分布与其羽状地表类似,范围为0.860～0.910。     

Seismic design and testing of buckling‐restrained braces with a thin profile

A thin‐profile buckling‐restrained brace (thin‐BRB) consists of a rectangular steel casing and a flat steel core that is parallel to a gusset plate. A thin configuration reduces the width of the restraining member and thus saves usable space in buildings. However, deformable debonding layers, which cover the steel core plate in order to mitigate the difference between the peak tensile and compressive axial forces, provide a space for the steel core to form high mode buckling waves when the thin‐BRB is under compression. The wave crests squeeze the debonding layers and produce outward forces on the inner surface of the restraining member. If the restraining member is too weak in sustaining the outward forces, local bulging failure occurs and the thin‐BRB loses its compression capacity immediately. In order to investigate local bulging behavior, a total of 22 thin‐BRB specimens with a ratio of steel core plate to restraining steel tube depth ranging from 0.3 to 0.7 and axial yield force capacities ranging from 421 kN to 3036 kN were tested by applying either cyclically increasing, decreasing, or constant axial strains. The restraining steel tube widths of all the specimens were smaller than 200 mm and were infilled with mortar with a compressive strength of 97 MPa or 55 MPa. Thirteen of the 22 thin‐BRB specimens' restraining members bulged out when the compressive core strains exceeded 0.03. A seismic design method of the thin‐BRB in preventing local bulging failure is proposed in this study. Test and finite element model (FEM) analysis results suggest that the outward forces can be estimated according to the BRB compressive strength, steel core high mode buckling wavelength, and the debonding layer thickness. In addition, the capacity of the restraining member in resisting the outward forces can be estimated by using the upper bound theory in plastic analysis. Both the FEM analysis and test results indicate that the proposed method is effective in predicting the possibility of local bulging failure. Test results indicate that the proposed design method is conservative for thin‐BRB specimens with a large steel core plate to restraining steel tube depth ratio. This paper concludes with design recommendations for thin‐BRBs for severe seismic services. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

用跨断层形变资料分析鲜水河断裂西北段的运动特征

本文利用主成分分析、震间位错反演和小波技术分析了鲜水河断裂西北段的跨断层形变资料(1986—2013).结果表明:以左旋走滑为主的断层长期运动为跨断层资料的主要信息,且符合负指数函数的运动规律,随着断层深度的增加,滑动量逐渐减弱.从炉霍段、道孚段到乾宁段,断层闭锁程度逐渐增强.2001年昆仑山M8.1地震发生后,鲜水河断裂西北段地壳浅层(地表以下30km)的左旋走滑明显减弱,到2013年的累积减弱量为3~13mm.5·12汶川M8.0地震发生前,断层滑动出现周期4~5年的增强信号.4·20芦山M7.0地震发生前,断层滑动首先出现低频信号(4~5年周期)增强,随着地震发生临近,强信号频率逐渐升高,直到出现周期为1年的强信号.     

基于PCA法的春、夏季东山湾海域富营养化特征

根据2011年5月和8月东山湾及邻近海域的调查结果,选择10个与富营养化有关的参数,包括溶解无机氮(DIN)、溶解硅酸盐(DSi)、活性磷酸盐(SRP)、总氮(TN)、总磷(TP)、化学耗氧量(COD)、溶解有机碳(DOC)、总有机碳(TOC)、叶绿素a(Chl-a)和浮游植物丰富度(d)等,应用主成分分析(PCA)法对该海域富营养化特征进行研究。主成分分析表明,主成分1(PC1)表征了有机污染、浮游植物和总磷状况;主成分2(PC2)反映了硅和氮营养水平,主成分3(PC3)体现了SRP的特点。春、夏季PC1、PC2、PC3和综合主成分(CPC)的空间分布表明漳江口和八尺门养殖区邻近海域富营养化风险较高;各主成分与盐度的相关分析表明东山湾内富营养化压力主要来自漳江,夏季有所增强;有机污染物和浮游植物可能是控制东山湾海域春、夏季富营养空间分布的主要驱动因素。     

东亚夏季风降雨的可预报性研究

本文根据CMAP(The Climate Prediction Center Merged Analysis of Precipitation)观测资料,使用相关系数和均方根误差,对CHFP2(Coupled Historical Forecast Project, phase 2 )的2个模式对东亚夏季降雨的季节预报技巧作出评价。在完美模式的理论框架下,分别使用基于信噪比的潜在相关系数和基于信息熵的潜在可预报性指标,对该区域主要针对夏季降雨的可预报性作出评价。通过最可预报分量分析(PrCA),得到季节降雨的最可预报型。将最可预报型投影到海温场,得到了降水最可预报型对应的海温分布。研究发现:相关系数所反映的预报和观测的线性相关程度总体上是低纬度海洋区域比高纬度陆地区域高,而均方根误差反映的则是在海洋区域降雨预报偏离实际值的程度较陆地区域大,预报水平与目前降雨的季节预报水平相符。潜在可预报性估计表明,潜在可预报率存在空间上的变化,从低纬度向高纬度、从海洋到内陆,呈衰减趋势。同时,信号和噪音的分析表明,信号成分占主导作用,形成了潜在可预报率的空间分布格局,暗示了海洋外强迫的重要作用;中国大陆缺少像海洋区域那样明显的外强迫,因此降水季节预报技巧相比热带海洋区域非常有限。海温投影的分析表明海洋的外强迫是东亚降雨季节预报的重要来源。尽管厄尔尼诺本身的复杂性,它对东亚夏季风的重要影响及其与东亚降雨预报之间的遥相关揭示了它们内在的联系。