Microbial colonization and decomposition of invasive and native leaf litter in the littoral zone of lakes of different trophic state

Riparian invasion by non-native trees may lead to changes in the quality of leaf litter inputs into freshwater ecosystems. Different plant species may affect the community of decomposers and the rate of litter decay in different ways. We studied the microbial colonization and decomposition of leaf litter of the invasive to Lithuania Acer negundo and native Alnus glutinosa during 64-day litterbag experiments in the littoral zones of mesotrophic and eutrophic lakes. The decomposition of A. negundo leaf litter proceeded faster than that of A. glutinosa irrespective of differences in the trophic conditions of the lakes. The amount of terrestrial and cellulose-degrading fungi (during the initial period) and bacterial numbers (during the experiment) were higher on A. negundo leaves than on A. glutinosa in both lakes. Differences in the assemblages of aquatic fungi colonizing the leaves of both types might be one of the reasons causing variation in their decay. The trophic conditions of the lakes did not significantly determine the extent of differences in decomposition rates between the two leaf species, but affected the microbial decomposers. The sporulation rate and diversity of aquatic fungi, especially on A. glutinosa leaves, was higher in the mesotrophic lake than in the eutrophic lake, while heterotrophic bacteria were more numerous on the leaves in the eutrophic lake. Generally, differences in the colonization dynamics of heterotrophs and the faster decay of A. negundo litter than of A. glutinosa suggest that the replacement of native riparian species such as the dominating A. glutinosa by invasive A. negundo may cause changes of organic matter processing in the littoral zones of lakes.     

基于EEMD分解的气压改正方法研究

利用超导重力仪观测数据精确测定低于1 mHz的地球自由振荡简正模式的分裂频率,是在不与任何弹性系数发生联系的情况下改善一维密度模型的有效方法.但在该频段台站局部气压变化对重力观测数据的影响成为主要干扰来源,且具有频率依赖特性,因此精细地开展气压改正成为利用超导重力数据检测低频自由振荡信号的必要手段.本文基于EEMD方法,提出了一种具有频率依赖特性的气压改正方法.该方法将重力观测和气压变化分解成处于不同频段的本征模态函数,并在相应频段上分别进行重力-气压变化的回归分析,计算得到具有频率依赖特性的气压导纳值,精细地消除气压变化对重力观测的影响,并以此对微弱低频地球自由振荡信号开展高分辨率分析.基于本文提出的气压改正方法,利用大地震后的超导重力数据检测了频率小于1.5 mHz的低频地球自由振荡及其频谱分裂现象.研究结果表明：利用该方法进行气压改正后检测得到的各简正模具有更高的信噪比,估计的本征频率误差水平明显降低,获得的基频球型振荡₀S₂和₀S₃以及一阶球型振荡₁S₂的分裂谱峰的估计精度更高,同时还检测到了部分环型振荡在重力观测中的耦合现象.对低频地球振荡的高分辨率检测结果验证了基于EEMD分解提出的气压改正方法的有效性,同时再次证明了超导重力仪观测数据在低频地球自由振荡检测中的优势.     

一种基于亥姆霍兹分解的大地电磁测深有限元正演预条件解法

本研究针对大地电磁测深法有限元数值模拟中,迭代法求解线性方程组效率较低的问题,利用亥姆霍兹分解原理,将电场矢量双旋度方程的预条件问题转化为基于矢量位的泊松问题和基于标量位的拉普拉斯问题,并在四面体非结构化棱边元离散的情况下,借助节点元辅助网格离散上述预条件问题,进一步利用代数多重网格方法（AMG）实施求解,最终实现预条件算法.利用经典的COMMEMI理论模型进行试算并与前人的积分方程解进行对比,验证了本文数值模拟程序与预条件方法的正确性和可靠性.此外,利用不同自由度规模的实验模型对这一预条件算法的效率进行了测试.结果表明,这一算法可以有效地提升大地电磁测深法棱边有限元数值模拟迭代法的收敛性,计算效率较通用的不完全LU分解预条件算法明显更高;在较大自由度网格（>1000万）数值模拟计算中,其算法效率及内存占用相对直接解法有较大优势,也使小型工作站上利用较大自由度的有限元网格进行大地电磁测深数值模拟计算成为可能.     

2010—2016年南北地震带岩石圈磁场变化分析

利用小波分解对2010—2016年南北地震带(21°N—37°N,97°E—109°E)区域6期岩石圈磁场年变化数据进行处理,并对2011年6月以来该区域发生的M_S≥5.0强震震中区的岩石圈磁场变化空间分布及时间演化特征进行了系统分析。结果显示:震级与岩石圈磁场ΔX,ΔY,ΔZ分量变化的相关系数分别为0.26,-0.26,0.15,即二者无显著相关性;震中处岩石圈磁场分量变化的最大幅值分别为18.46,14.98,-15.54 nT。对岩石圈磁场变化进行小波分解的结果表明:MS7.0地震前两年出现显著基底异常,其尺度可能达到上千千米;M_S6.0地震前一年也出现显著基底异常,但异常尺度较小;M_S5.0地震前尚未观测到明确的基底或中层异常。     

基于小波分解与GA-LSSVM的GPS可降水量短临预报

针对GPS可降水量时间序列具有非线性、非平稳性的特征,研究一种基于小波分解（WD）、遗传算法（GA）和最小二乘支持向量机（LSSVM）的GPS可降水量短临预报方法。先采用小波分解将GPS可降水量时间序列分解成便于预报的低频分量和高频分量;然后利用遗传算法优化LSSVM参数,进而对各分量建立预报模型;再将各分量预报结果进行叠加重构得到最终预报结果。选取两组数据进行实验,并将预报结果分别与LSSVM和遗传小波神经网络（GA-WNN）预报结果进行对比。结果表明,该组合模型具有良好的泛化能力,可有效解决神经网络易陷于局部极小的问题,提高了全局预报精度。     

中国海水养殖碳汇经济价值时空演化及影响因素分析

中国是全球海水养殖第一强国,养殖产量占世界总产量的70%以上。根据碳税法和人工造林法测算海水养殖碳汇经济价值,并探讨时空分异特征;采用LMDI指数分解法,分析海水养殖业碳汇能力影响因素。研究结果表明：① 2008—2017年碳汇量和经济价值均呈上升趋势,2017年经济价值达到91.8亿元;各省碳汇效率排名波动较大,效率和经济价值相对差异和绝对差异逐渐缩小,经济价值处于持续增长趋势。② 时空演化上,经济价值呈现出泛环渤海、泛长三角、泛珠三角三足鼎立分布态势,时空演化揭示了中国碳汇渔业在科学引导,合理布局,陆海统筹,试点先行,全国推广的演化机理,表明中国碳汇渔业发展态势趋好。③ 碳汇能力影响因素中,价值效应大于规模效应和结构效应,渔业相关的法律、法规对规模效应和结构效应的影响显著。研究海水养殖碳汇有利于促进海洋渔业高质量发展,以期为开发利用海洋渔业碳汇提供理论依据。     

桥梁GNSS-RTK变形监测数据的多滤波联合去噪处理

针对桥梁GNSS-RTK变形监测中多路径效应和随机噪声的影响,提出了一种基于Chebyshev滤波和自适应噪声的完备集合经验模态分解（CEEMDAN）,以及小波阈值（WT）降噪技术的多滤波联合降噪方法。该方法首先对监测信号实施Chebyshev滤波抑制多路径效应;然后进行CEEMDAN分解,基于自相关性分析,对噪声IMF分量进行WT降噪去除随机噪声。本文以天津海河大桥GNSS-RTK变形监测作为试验,对监测数据进行多滤波降噪处理。结果表明：本文所提的多滤波降噪方法能有效抑制多路径效应和随机噪声,GNSS-RTK与多滤波降噪相结合的方法能够准确识别桥梁真实动态位移,为桥梁GNSS-RTK监测数据降噪处理提供了一种良好的途径。     

聚焦波作用下立柱高阶波浪力特性研究

以方形立柱作为研究对象,对其在聚焦波作用下的波浪力特性进行研究。研究主要基于计算流体力学数值方法,对聚焦波作用下方形立柱在固定、单自由度纵荡、单自由度垂荡三种运动状态下所受波浪力进行研究。利用phase-inversion逆相位分解方法对其高阶力特性进行分析。首先对聚焦波生成方法、数值计算方法与参数设置进行简要介绍,其次展示了三种运动状态下立柱在聚焦波作用下所受波浪力,并对其进行分析,最后利用phase-inversion逆相位分解方法获得高阶波浪力成分并对其载荷特性进行分析讨论。研究发现逆相位分解方法可以有效分离波浪力高阶成分,不同运动状态下立柱所受波浪力会有显著不同。     

Eulerian-Lagrangian formulation of the equations for groundwater denitrification using bacterial activity

A mathematical model for groundwater denitrification using bacterial activity is presented. The model includes the momentum and mass balance equations for water and nitrogen, substrate and bacteria, and chemical reactions between them. The resulting multiphase, multicomponent, flow and transport governing equations, are coupled and nonlinear. A Eulerian-Lagrangian formulation of the equations is developed. The water and gas flow and transport equations are split into forward advection along characteristics, and a residual at a fixed frame of reference. Discontinuities, sharp fronts and steep gradients of the dependent variables are imposed on the advection mode and solved exactly. It is believed that this novel method will avoid numerical artifacts for the solution of the multiphase flow equations (e.g., upstream permeability) and numerical dispersion for the transport equation.     

SAR干涉图降噪的稳健协方差矩阵分解法

干涉图降噪在InSAR技术应用中发挥着重要作用,若降噪效果不好将引起干涉图相位解缠的误差,并进一步导致DEM或形变结果的错误。由于干涉图分辨单元的信号(相位)是由分辨单元内多个散射体的回波信号(相位)叠加而成,本文针对单一主导散射体的散射模型(永久性散射体模型)和只考虑一种散射机制的分布式散射体模型相位的特点,对多基线SAR数据估计的协方差矩阵采用特征值分解的方法来分离相位中的噪声,通过提取最大特征值对应的特征向量(相位),从而实现干涉图降噪的目的。而对于协方差矩阵估计时引入的异质点,本文采用了一种稳健的协方差矩阵估计方法。通过覆盖山西清徐地面沉降形变区的8景真实TerraSAR数据试验验证了该方法的有效性。结果表明该方法比改进的Goldstein滤波方法在相干性提高、有效目标点增加两方面均有显著提高,特别在低相干区域由于相干点的增加也获取了更多的形变监测信息。