极限波浪运动特性的非线性数值模拟

利用时域高阶边界元方法建立了模拟极限波浪运动的完全非线性数值模型,其中自由水面满足完全非线性自由水面条件.采用半混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体瞬时水面,运用四阶Runge-Kutta方法更新下一时间步的波面和速度势,同时应用镜像格林函数消除水槽两个侧面和底面上的积分.研究中利用波浪聚焦的方法产生极限波浪,并且在水槽中开展了物理模型实验,将测点试验数据与数值结果进行了对比,两者吻合得很好.对极限波浪运动的非线性和流域内速度分布进行了研究.     

Statistical analysis and forecasts of long-term sandbank evolution at Great Yarmouth, UK

A data-driven model has been developed to analyse the long-term evolution of a sandbank system and to make ensemble predictions in a period of 8 years. The method uses a combination of empirical orthogonal function (EOF) analysis, (to define spatial and temporal patterns of variability), jack-knife resampling, (to generate an ensemble of EOFs), a causal auto-regression technique, (to extrapolate the temporal eigenfunctions), and straightforward statistical analysis of the resulting ensemble of predictions to determine a ‘forecast’ and associated uncertainty. The methodology has been applied to a very demanding site which includes a curved shoreline and a group of mobile nearshore sandbanks. The site is on the eastern coast of the UK and includes the Great Yarmouth sandbanks and neighbouring shoreline. A sequence of 33 high quality historical survey charts reaching back to 1848 have been used to analyse the patterns and to predict morphological evolution of the sandbank system. The forecasts demonstrate an improved skill relative to an assumption of persistence, but suffer in locations where there are propagating features in the morphology that are not well-described by EOFs.     

Water level variations in the Neuse and Pamlico Estuaries,North Carolina due to local and remote forcing

Water level time series records from the Neuse and Pamlico River Estuaries were statistically compared to local and distant wind field data, water level records within the Pamlico Sound and also coastal ocean sites to determine the relative contribution of each time series to water levels in the Neuse and Pamlico Estuaries. The objectives of this study were to examine these time series data using various statistical methods (i.e. autoregressive, empirical orthogonal function analysis (EOF), exploratory data analysis (EDA)) to determine short- and long-time-scale variability, and to develop predictive statistical models that can be used to estimate past water level fluctuations in both the Neuse Estuary (NE) and Pamlico Estuary (PE). Short- and long-time-scale similarities were observed in all time series of estuarine, Pamlico Sound and subtidal coastal ocean water level and wind component data, due to events (nor'easters, fronts and tropical systems) and seasonality. Empirical orthogonal function analyses revealed a strong coastal ocean and wind field contribution to water level in the NE and PE. Approximately 95% of the variation was captured in the first two EOF components for water level data from the NE, sound and coastal ocean, and 70% for the PE, sound and coastal ocean. Spectral density plots revealed strong diurnal signals in both wind and water level data, and a strong cross correlation and coherency between the NE water level and the North/South wind component. There was good agreement between data and predictions using autoregressive statistical models for the NE (R² = 0.92) and PE (R² = 0.76). These methods also revealed significant autoregressive lags for the NE (days 1 and 3) and for the PE (days 1, 2 and 3). Significant departures from predictions are attributed to local meteorological and hydrological events. The autoregressive techniques showed significant predictive improvement over ordinary least squares methods. The results are considered within the context of providing long time-scale hindcast data for the two estuaries, and the importance of these data for multidisciplinary researchers and managers.     

Moritz解析延拓解与Bjerhammar虚拟球面解的等价性

利用调和函数的性质以及球谐函数展开理论,并根据实数域上函数的幂级数展开式证明了Moritz解析延拓解与Bjerhammar虚拟球面解的等价性,同时分析了两种解的内在区别。     

一类带有负顾客且具有反馈的M/G/1可修排队系统

研究了一类带有负顾客且具有反馈的M/G/1可修排队系统,正顾客服务完会以一定的概率立即排到队尾等待下一次服务,而以一定的补概率离开系统,永不再来。服务规则是先到先服务,负顾客抵消排队系统中的中间顾客（RCM）。使用“补充变量法”和状态转移方程分析该模型,得到了这一模型的排队指标和可靠性指标,并且发现此类排队系统完全取决于队长为2的概率。     

中国县域乡村地域多功能格局及影响因素识别

论文以中国大陆县域为研究单元,构建乡村地域多功能评价指标体系,利用熵权法、半变异函数和地理探测器等模型,对2000—2015年中国乡村多功能指数进行综合测评,揭示中国县域乡村地域多功能的空间分异特征,定量识别乡村地域多功能空间分异的影响因素。研究结果表明：① 中国乡村地域多功能在空间上呈现出平原、东部沿海等地区高值集聚,高原、山地等地区低值集聚,各县域乡村地域多功能整体呈现出逐渐提升态势;② 经济发展功能和社会保障功能对乡村地域多功能的贡献率逐渐增大,农业生产功能和生态保育功能对乡村地域多功能的贡献率逐渐减小;③ 2000—2015年,中国大陆范围内县域乡村地域多功能空间自相关范围和强度总体呈现减小的趋势,随机性因子成为乡村地域多功能空间分异的主要驱动力;④ 县域经济整体发展水平和财政收入是影响乡村地域多功能空间分异的主导因素;各影响因素之间的两两交互作用会增强乡村地域多功能的空间分异;社会环境因素对乡村地域多功能空间分异的影响程度逐渐上升,自然环境因素的影响程度逐渐下降。     

函数模型与随机模型双约束的GPS-InSAR数据融合方法建立三维形变场

针对InSAR技术研究地表三维形变时监测信息不足的问题,以GPS监测信息为先验信息,建立附有随机模型约束的地表三维形变模型。考虑到SAR卫星极轨方式运行导致LOS向观测量对南北向形变不敏感的问题,以GPS南北向形变观测值作为强约束,构建三维形变解算的函数约束条件。模拟数据与西安地区实测数据的计算结果表明,基于随机模型与函数模型共同约束的地表三维形变参数最小二乘解的精度优于仅有函数模型约束或仅有随机模型约束及无任何约束的参数解精度。     

生态地貌学研究体系及其功能提升探讨

地球表层是人类生存的家园,地表形态直接或间接影响人类生活、生产和社会经济活动。地貌学和生态学是与人类关系密切的学科。自然实体与人文实体都依附于地表,研究生态与地貌关系的科学便统称为生态地貌学,直接影响人类生存选址、生存保障、生产方向、产业布局、交通、城乡建设等,因此,生态地貌学是保障人类生存与社会经济可持续协调发展的基础性与应用性极强的学科,是国家实现生态文明战略的基础性学科。生态地貌学研究生态与地貌两者相互作用形成的生态地貌综合实体,学科体系包含地貌基础学科、生态基础学科及其相互作用形成的生态地貌学科。生态地貌学科下又包含生态地貌区划学、生态地貌类型学、生态地貌资源学、生态地貌岩态学、生态地貌遥感与GIS技术、生态地貌管理与规划等分支学科,是目前仍然属于探索性的学科。生态地貌结构可表达为：由地貌与生物成分、类型、区域组合、数量构成及其空间排列组合方式。从生态地貌结构理论出发,对其功能进行系统梳理,主要可以归纳为区域结构、类型结构、资源结构、岩态结构等多种类型。不同结构类型具有不同的功能,主要功能有提升中国自然地理区划质量与空间定位功能、生态评估与生态设计功能、土地利用评估与利用结构调整功能、地质地貌灾害成因和防灾减灾对策功能等。故该研究意在实现生态地貌功能间协调、高效可持续,通过对各功能进行整合,形成功能体系,并从调控管理上提出了提升功能能力的设计路径。     

地域功能-结构的空间组织途径——对国土空间规划实施主体功能区战略的讨论

地域功能-结构的空间组织规律是人地系统耦合研究的基本理论问题,也是开展国土空间规划、塑造可持续地理格局的基础理论。从地理学对地理过程的重复、预测、调控、优化的讨论入手,阐释了空间治理体系是现代地理学用于调控和优化可持续地理过程与格局的重要途径。采用生态-生活-生产等三生空间构成的地域功能空间结构呈现的时空演变特征,表达了地域功能-结构的空间有序性法则,阐释了地域功能与自然地理环境相协调、同一地域单元各类功能及不同单元之间冲突最小化、地域功能在不同空间尺度有效传导、以及长时间尺度综合效益最大化等空间组织目标。从可持续性出发,建立自然要素的资源、环境、生态和灾害四大属性的概念,并通过四大属性集成构成自然承载力,分析承载力的原值、余量和潜力在空间规划中的作用,形成自下而上解析空间组织的基本方法。从新空间均衡出发,基于承载力、融入位置和空间结构参量后构成的地域功能适宜性,形成自上而下解析空间组织的基本方法。进而讨论了集成两种方法形成的主体功能区具备的对空间组织与规划的基础价值和战略价值,提出主体功能区的区划、战略、制度和规划用途分离及相互关联的新思路。以实施主体功能区战略为主线、以空间降尺度传导主体功能为核心科学问题、以关键约束参数为空间结构控制性指标,讨论了数据库与地域功能谱系、功能和尺度依赖的承载力评价方法与模型库、“三区三线”的建构框架,论证了空间规划实施主体功能区战略的途径,提出地理学应着力加强大、中空间尺度（区域性）国土空间规划基础理论和方法、强化技术等科技支撑体系建设的建议。