极端干旱荒漠区典型晴天大气热力边界层结构分析

利用极端干旱区敦煌野外观测试验资料,分析了极端干旱荒漠区夏季典型晴天位温、风速、比湿等主要物理要素的垂直结构特征及其地表热力和近地层大气运动特征的日变化规律。发现在极端干旱地区夏季晴天大气热力边界层结构十分独特。在夜间,贴地逆温层最低在900 m以上,最厚可以达到1 750 m,逆温层上面的残余层一般能达到4 000 m左右的高度。在白天,位温超绝热递减层高达1 000 m,超绝热递减层上面的混合层最高达3 700 m,混合层顶上还有大约450 m甚至更厚的夹卷层。当白天对流层发展达到残余层以后,混合层的发展明显加快。风速和比湿垂直廓线特征很好地印证了大气热力边界层独特的结构特征,地表热力和近地层大气运动特征也为这种独特的大气热力边界层结构提供了较好的物理支持。     

长三角城市群重心移动及其驱动因素研究

长三角城市群在整个中国的区域发展战略中具有十分重要的地位,为深入把握这一地区发展的空间变化态势、更好地指导长三角地区的发展实际,在测算和分析1994～2004年间长三角城市群重心位置及其变化趋势的基础上,深入探讨了近些年长三角城市群重心移动的驱动因素。结果显示,1994年以来,长三角地区的城市群重心向西北方向移动了超过20 km,重心所在位置由苏州和嘉兴的交界处移至苏州市中心附近。而从其变化的趋势来看,未来的城市群重心仍将偏向西北方向,落到苏州和无锡的交界地带。这种态势的出现主要是由于长三角内部各城市受到其自然和区位条件、经济发展以及社会环境等诸多因素的影响,使得其发展呈现出一定的差异性,进而驱动了各城市不同程度的发展及其在整个长三角地区地位的转变,并最终致使城市群重心向自然区位条件优越、经济社会发展较快的西北方向移动。     

陆地生态系统蒸腾蒸散比量化及其时空异质性研究进展

蒸腾蒸散比(T/ET)是阐明陆地生态系统水分散失过程中植被作用的关键参量,蒸散及其组分的准确量化是生态水文研究的基础,有助于理解蒸散与气候变化的相互作用机制。总结了国内外T/ET观测和模拟方法及其量化结果的差异,梳理了森林、草原、湿地和农田4种陆地生态系统T/ET的研究成果,阐述了不同类型陆地生态系统T/ET的时空异质性及其驱动因素。不同生态系统T/ET的差异来源于生态系统特性、时空差异、观测方法和模型或数据集选取,但各差异来源对其的贡献率还未有统一定论;T/ET的变化主要依赖于生态类型、冠层特征、气候、土壤等条件,不同时空尺度的生态系统T/ET驱动因素不同。因此,针对T/ET量化方法开展不确定研究,阐明不同陆地生态系统T/ET的时空异质性,揭示其变化规律及驱动机制将是未来的研究重点。     

白令海大型底栖动物群落结构及其空间分布格局

Due to its unique geological location, the Bering Sea is an ideal place to investigate the water exchange and ecosystem connectivity of the Pacific Ocean–Arctic Ocean and subarctic–Arctic region. Based on a number of summer surveys(July to September, 2010, 2012 and 2014), macrobenthic communities and their spatial-temporal patterns are exhibited for the majority of the Bering Sea(53°59′–64°36′N). The results show that the macrobenthic communities were dominated by northern cold-water species and immigrant eurythermic species, and the communities assumed a dispersed and patchy distribution pattern. Polychaetes(Scoloplos armiger), crustaceans(Ceradocus capensis) and sea urchins(Echinarachnius parma) were the main dominant groups in the shallow shelves; the sea star(Ctenodiscus crispatus) and the brittle star(Ophiura sarsii) were the main dominant groups in the continental slope; whereas small polychaetes(Prionospio malmgreni) dominated the basin area. Sediment type, water depth, and currents were the major factors affecting the structure and spatial distribution of the macrobenthic communities. Compared with other seas, the shallow areas of the Bering Sea showed an extremely high-standing biomass. In particular, the northern shelf area(north of St. Lawrence Islands and west of 170°W),which is primarily controlled by Anadyr Water, is an undersea oasis. In contrast, a deficiency in the downward transport of particulate organic carbon has resulted in a desert-like seabed in the basin area. By comparing our results to previous studies, we found that macrobenthic communities of the Bering Sea have undergone significant structural changes in recent decades, resulting in a decrease in abundance and an increase in biomass.In addition, populations of amphipods and bivalves in the northern shelves have decreased significantly and have been gradually replaced by other species. These changes might be associated with advanced seasonal ice melting,changes in organic carbon input, and global warming, indicating that large-scale ecosystem changes have been occurring in the Bering Sea.     

连云港近海紫菜养殖区遥感识别、空间变异和驱动分析

为了科学有效地掌握海域使用信息、管理海域权属,为海域资源调查、管理、规划、保护、合理利用提供服务,为违法、违规、违章用海项目得到有效遏制,减少用海矛盾,有必要开展海域使用动态监测,作者以连云港近海为研究区,利用4个时相Landsat遥感影像(2002、2008、2013、2016年)通过面向对象算法提取弱水背景下的紫菜养殖区信息,揭示空间分异规律,并分析其驱动原因。研究结果表明:4期影像提取连云港近海紫菜养殖区信息的精度分别是87.5%、92%、91.7%和94.6%。紫菜养殖区空间分布的变化规律为紫菜养殖面积不断增加且整体向深海方向推进。赣榆港口航运区和田湾核电站特殊利用区存在少量紫菜养殖区,项目用海不符合连云港市海洋功能区划(2016～2020年)。连云港近海紫菜养殖区空间分异的驱动因子主要是自然条件、养殖技术、海洋经济和社会发展四大因素。     

A Cascade Approach for Global Trajectory Tracking Control of Underactuated AUVs

A global trajectory tracking controller is presented for underactuated AUVs with only surge force and yaw moment in the horizontal plane. A transformation is introduced to represent the tracking error system into a cascade form. The global and uniform asymptotic stabilization problem of the resulting cascade system is reduced to the stabilization problem of two subsystems by use of the cascade approach. For the stabilization of the subsystem involving the yaw moment, a control law is proposed based on the feedback linearization method. Another subsystem is stabilized by designing a fuzzy sliding mode controller which can offer a systematical means of constructing a set of shrinking-span and dilating-span membership functions. In order to demonstrate the practicability of the proposed controller, control constraints, parameter uncertainties, and external disturbances are considered according to practical situation of AUVs. Simulation results show very good tracking performance and robustness of the proposed control schemes.     

船舶风力观测资料对风场动力和热力订正的检验

利用某系列船2000～2007年秋冬季(11月～翌年3月)在东海北部海区的气象观测资料,来检验Hsu等(1981)动力计算模式和辛宝恒等(1987)的热力订正方法,并利用某系列船实际观测资料确定出该海区的计算参数。结果表明利用Hsu动力模式作基础再加上热力订正的办法,由陆上资料可以较好地推算海上风速,有一定的实际应用价值。     

渤海海效应暴雪的三维热力结构特征

采用烟台多普勒天气雷达、天气图等观测资料和中尺度模式(RAMS4.4)进行数值模拟,分析了2008年12月4~6日发生的一次海效应暴雪的时空分布和三维热力结构特征。结果表明:(1)渤海海效应降雪并非传统认为的仅发生在蓬莱以东的山东半岛地区,而是广泛分布于山东半岛、莱州湾、渤海中东部和黄海西部洋面上;降雪源地有暖海面和陆地,即莱州湾、渤海中部至渤海海峡和山东半岛。(2)浅层对流是海效应降雪的重要热力特征,当强冷空气流经渤海时,暖海面通过湍流交换等作用向冷空气底层输送感热和潜热,使得低层增温增湿,产生对流层中上层干冷低层暖湿的对流性不稳定。(3)冷空气的强弱影响渤海暖海面及山东半岛地区的垂直热力结构,导致降雪强度在不同时段存在显著差异。海气温差与热通量成正比,初期冷空气弱,对流层中低层的垂直温差小,海面上空的暖湿层浅薄,不稳定能量弱,产生的降雪量小;中后期冷空气强盛,对流层中低层的垂直温差大,暖湿层较为深厚,不稳定能量增强,导致降雪强度和降雪量大。(4)与单一要素温度和湿度相比,对流层低层相当位温的水平分布对强降雪落区具有更好的指示意义,强降雪发生在高相当位温脊线附近。     

欠驱动AUV水平面动力定位控制方法研究

以欠驱动自主水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)为试验平台,提出了一种水平面动力定位控制方法.根据自研AUV平台的运动执行机构配置,针对其欠驱动特性设计运动控制器,控制纵向推力与转艏力矩,经过路径跟踪与区域镇定两个阶段,使航行器先沿预设路径快速接近目标点,再低速逐渐调整水平位...     

干旱区地下水资源变化驱动因素分析

如何量化气候变化和人类活动对地下水的影响,不仅是当前研究的热点,还是干旱灌溉地区水资源管理的重点。本文分析了新疆准噶尔盆地近年来土地利用,气候和地下水开采趋势的变化,并利用分布式水文模型MIKE-SHE定量分析了这三个因素对地下水资源的影响。结果表明：(1)该模型可用于模拟干旱灌溉区域。(2)这三个因素导致区域平均地下水位分别下降为2.3 m、 0.24 m以及0.068 m。地下水开采由于受到更直接的影响,已成为区域地下水资源变化的主要影响因素。(3)地下水提取的影响具有很强的空间分布特征。基于以上结果,综合多学科知识建立生态环境与地下水变化之间的关系可以为地下水的可持续发展提供策略。