1975-2015年鄂尔多斯市沙漠化的时空演变过程

鄂尔多斯市地处温带草原向荒漠草原过渡的半干旱区,是中国沙漠化问题较为严重的区域之一,其土地沙漠化发展和逆转过程及影响因素在北方农牧交错带具有代表性。以7期Landsat卫星遥感数据为信息源提取沙漠化土地类型及程度的时空格局信息,分析了该地区自1975年以来的土地沙漠化过程,并结合气象及社会经济数据采用主成分分析法对驱动因子进行定量分析。结果表明：在脆弱生态环境背景下,鄂尔多斯市土地沙漠化受人口数量增加、过垦及过牧等人为因素的严重影响。不同时段土地沙漠化发展的方向与驱动力都有所不同,1975-2000年是土地沙漠化的急剧发展期,驱动力以人为因素为主导,自然因素为基础;2000-2015年是土地沙漠化的逆转期,驱动力以自然因素为主,人为因素为辅。     

CoLM模式对塔克拉玛干沙漠北缘陆面过程模拟评估及修正

采用2011年3月22日至7月26日肖塘陆气相互作用观测资料测试了不同陆面参数对公共陆面模式（CoLM）模拟效果的影响。地表参数包括地表反照率（α）、地表比辐射率（ε）、空气动力学和热力学粗糙度（z_0m、z_0h）、零置位移（d）、热传输附加阻尼（kB^-1）。结果表明：感热通量H和地表温度T_g对地表反照率、动力学粗糙度和地表比辐射率比较敏感,对零置位移不敏感。通过观测资料获得的这些参数及kB^-1参数化方案均被用来替换原CoLM模式中相应值及参数化方案。CoLM模式基本上能较好地模拟净辐射R_n、感热通量H、地表土壤热通量G₀和地表温度T_g日变化特征,只是在日峰值及其峰值出现时间的模拟上不理想;而CoLM模式对该地区土壤湿度M的模拟效果非常不好。误差统计值Bias、SEE、NSEE表明优化参数后的CoLM模式使得R_n的模拟误差被降低4.21%（SEE）,H的模拟误差被降低25.19%（Bias）,T_g的模拟误差被降低33.33%（Bias）、10.45%（SEE）和25%（NSEE）。     

基于鲁棒自适应策略的燃气轮机系统控制器设计

太阳能、风能和潮汐能等可再生能源的发电系统,具有间歇性发电的特性.因此,具有快速响应、发电效率高的燃气轮机发电系统,能够在可再生能源发电间歇出现时充当替代系统,不仅稳固电网的负荷能力,还有助于推动可再生能源的发展.由于燃气轮机是一个模型包含未知的复杂非线性系统,目前针对转速环节主要采取传统PID控制技术.然而,实际运行中系统工况发生变化时,控制器参数不能随着这些变化做出相应的调整,使得控制效果欠佳,执行器故障的出现也可能导致系统无法正常工作.因而,本文针对单轴燃气轮机的孤岛发电模式,结合燃气轮机系统特性,基于反步法的设计思路,引入不依赖于系统模型的鲁棒自适应控制策略,并加入容错控制和Nussbaum函数构造转速控制器.在控制器设计过程中融合动态面方法,解决高阶系统中反步法引起的计算爆炸问题.最后,通过仿真,验证了控制器的可靠性.     

江西省早稻雨洗花灾害指标构建与灾损评估

构建早稻雨洗花灾害指标及适于早稻产量估算的灾损评估模型,对开展早稻雨洗花灾害监测、损失评估、灾害保险等具有重要意义。该文以江西省早稻为研究对象,利用1981-2015年14个水稻气象观测站逐日气象资料和农业气象观测资料,筛选出基于早稻抽穗扬花期间过程降水量、最大降水量、降水日数及实际产量的雨洗花灾害样本78个,在此基础上,利用相关分析、正态分布以及主成分回归法,建立了雨洗花灾害指标和灾损评估模型,并对其进行验证。结果表明:抽穗扬花期降水对雨洗花灾害形成有显著影响,其主要影响时段为抽穗扬花普遍期前后5 d内,关键时段为抽穗扬花普遍期前后3 d内。日降水量40 mm可作为早稻抽穗扬花期雨洗花灾害临界指标。以该指标为基础,统计日降水量不低于40 mm的降水日数及其对应的累积降水量,当累积降水量为40~170 mm时,为轻度雨洗花灾害,早稻一般减产小于15%,平均减产10%;当累积降水量不小于170 mm时,为重度雨洗花灾害,早稻一般减产不低于15%,平均减产22%。指标验证结果与历史实际灾害发生情况有较好的一致性。雨洗花灾损评估模型检验结果表明:雨洗花年模拟产量与实际产量吻合度较高,平均相对模拟误差为4.3%,78.0%的资料相对误差在5%以内,可利用该模型对雨洗花年的早稻减产率进行模拟和预测。     

苏州市大气PM_(2.5)中水溶性无机离子的源解析及其气象因子分析

为了探明PM_(2.5)中水溶性无机离子的来源和气象因子对其浓度变化的影响,利用2012年2、5、8和11月苏州市PM_(2.5)中水溶性无机离子浓度和本站气象观测数据,分析了苏州市水溶性无机离子的时间变化特征,解析了当地PM_(2.5)中水溶性无机离子的主要来源,探讨了气象因素对离子组分的影响。结果表明:(1)苏州市PM_(2.5)中水溶性无机离子年均浓度大小依次为:SO_4~(2-)NO_3~-NH_4~+Na~+Cl~-K~+Ca~(2+)Mg~(2+)F~-;SO_4~(2-)、NH_4~+和NO_3~-为PM_(2.5)中最重要的3种水溶性无机离子物种,其总和占PM_(2.5)总质量浓度的50.9%。各离子的季节浓度特征均为冬季最高、夏季最低。(2)通过运用主成分分析法对苏州市PM_(2.5)中水溶性无机离子进行来源分类解析,发现第一类为二次污染源和生物质燃烧,其贡献率为32.84;第二类为道路扬尘及工业排放,其贡献率为19.99%;第三类为海盐污染,其贡献率为18.43%。(3)通过水溶性无机离子与气象条件的相关性分析发现,风向、风速和温度与水溶性无机离子浓度的相关性较显著,这三者是颗粒物浓度变化的主要影响因子。(4)利用HYSPLIT后向轨迹模式对外来污染物进入苏州市的轨迹进行聚类分析后发现:因受季风气候影响,苏州市外来污染物的输入路径存在明显的季节性变化特征,其中夏半年输送主径源自海上,冬半年主径源自内陆。     

复杂条件陆-气相互作用研究领域有关科学问题探讨

实际大气都是在复杂条件之下,所以复杂条件带来的问题已成为陆-气相互作用研究领域面临的最大科学挑战,严重制约了该领域研究成果在解决实际天气气候问题中的应用。在概要总结近年来中国复杂条件陆-气作用研究领域进展的基础上,对复杂条件下陆-气相互作用有关的科学问题进行了探讨。从陆面过程和大气边界层这两个陆-气相互作用的关键环节分析了影响陆-气相互作用复杂条件的机制,归纳了复杂条件下陆-气相互作用研究领域面临的关键科学问题。同时,以复杂下垫面陆面过程和非均匀大气边界层问题为重点讨论了突破复杂条件陆-气相互作用关键科学问题的基本思路,并对进一步开展复杂条件陆-气相互作用研究提出了初步的科学建议。      

基于参与式调查与主成分分析的金塔绿洲变化驱动力分析

内陆河流域绿洲变化驱动机制是旱区绿洲学研究的核心内容之一。利用1963~2010年的Keyhole存档相片、KATE-200卫星航片、Landsat遥感影像等多源数据,获取了金塔绿洲空间分布及面积变化信息。在此基础上,结合参与式调查和主成分分析方法定量分析绿洲变化的驱动机制。研究表明：近47 a来金塔绿洲总体呈现增长的趋势,绿洲规模不断扩大,至2010年绿洲面积高达539.47 km²。其主要原因是气候变化、人口增加、水资源的开发利用与科技进步、社会经济发展及政策等因子的相互交织作用。气候变化是背景因子,人文因子是绿洲变化的主成分因素,且在不同历史社会背景下,其主导人文因素也不同。     

丘陵地貌区高程内插适宜方法选择——以长春净月潭为例

对不同的地貌区进行空间内插时选择的适宜方法不同,以典型丘陵地貌区长春市净月潭地区的高程为研究对象,用ArcGIS 9.2分别作反距离权重法、最近邻点法、趋势面分析和克里金法做高程内插。应用交叉检验方法对其内插的精度作出分析,检验其科学性和可靠性,得出反距离权重法、最近邻点法、趋势面法、样条函数法和克里金法高程内插的不同精度,并对各种方法的适用性进行讨论。结果表明最近邻点法精度最高,以下依次为普通克里金插值法、样条函数、反距离权重法、趋势面法。为类似于净月潭地区的丘陵地貌区高程内插提供选择参考。     

在图形简化中面状目标间拓扑关系渐进式转换的研究

拓扑关系是空间关系中最为重要的关系,在空间抽象中,拓扑关系会发生变化,如何控制这种变化?如何在更抽象的层次上维护空间拓扑关系的一致性,就是一个非常重要的问题。本文以拓扑关系成分抽象的转换方法为基础,研究了面之间拓扑关系的抽象规则,并详细探讨了这些拓扑关系的渐进式转换方法,绘制了相应的面之间基本拓扑关系渐进式转换图。     

面向自然连续面群边线的协同化简方法

自然连续面群边线化简是地形图中自然面状要素和地理国情普查数据中自然图斑自动制图综合的重要实施步骤。现有面要素边线化简算法大多以线化简算法为基础,未有效化简弯曲特征、保持面积平衡和满足图面视觉清晰性要求,且化简结果存在共享边界不一致、边线自相交和边线之间相交的拓扑问题。为此,结合自然连续面群表达特点和化简要求,本文提出一种面向自然连续面群边线的协同化简方法。首先将自然连续面群转换为拓扑数据结构组织,以待化简弧段及其相邻弧段为基础构建约束Delaunay三角网,标识化简区域;其次利用弧段双侧层次多叉树模型渐进式退化条带状弯曲、化简细小弯曲;最后自适应夸大狭窄“瓶颈”,实现边线的协同化简。以河南省某区域1:5万地形图中的植被与土质面要素进行化简实验,相较于对比方法,该方法能够有效保持自然连续面群边线化简前后的拓扑一致性、要素之间的面积平衡,充分化简目标尺度下的局部不清晰细节,化简结果精度高。