衡阳风变化及风能蕴藏量评估

利用衡阳9站1970—2016年测风数据,通过气候倾向率分析风速年、年代际变化,M-K检验风速突变年份,运用有效风能密度评估各区域风能蕴藏量,其结论如下:衡阳风速总体呈下降趋势,衡山减少最明显,风速减少极显著区域未出现突变;低海拔区风速集中在0～3. 4 m/s(85. 8%),1991—2016年风频两极分化,低速及高速区增多,中间出现断层。南岳山风速范围广,2005—2016年强风频区有缺失,主风频在3～5区间;2010年全面采用高灵敏度自动测风仪,低海拔区静风迅速减少;按照有效风能密度定义,南岳山风能丰富,低海拔区未达到可利用标准。     

基于改进的累积气旋能量指数评估西北太平洋TC活动与ENSO的关系

采用1977—2008年日本气象厅(JMA)TC最佳路径集资料和美国气候预测中心(CPC)的ENSO资料,设计了一个考虑热带气旋(TC)尺度信息的累积气旋能量指数(SACE),据此分析了西北太平洋TC活动与ENSO之间的关系。结果表明:相比于不考虑尺度效应的ACE,引入TC尺度信息的SACE增加了较大强度、较大尺度TC活动水平的权重,能够更加准确地刻画TC强度及其影响,其与Ni1o指数的相关性进一步增强。SACE能够更好地表征西北太平洋TC活动与ENSO年际变化的关系,其对ENSO位相的依赖性相对于ACE更为敏感,是一个能更好预测ENSO状态的因子。TC强度、生命史、频数以及尺度均对SACE有一定的贡献,但生命史的贡献最大,这一方面说明ENSO主要通过调制TC生命史来影响SACE,另一方面也说明相对于强度、频数和尺度而言,TC生命史更能影响SACE中的ENSO信号。     

基于ASCAT风场数据的中国近海风能资源评估

卫星反演海面风场资料能够弥补海上气象测风资料缺乏的不足,对近海风能资源评估具有重要意义。通过ASCAT(Advanced Scatterometer)风速数据与美国及中国近海岸浮标测风资料的对比分析,结果表明,ASCAT风速的均方根误差为1.27 m·s-1。比较利用近海岸浮标逐小时风速及与其相匹配ASCAT瞬时风速计算的各项风能参数,得出ASCAT与浮标的平均风速和风功率密度的残差分别在±0.5 m·s-1和±50 W·m-2以内,该残差占浮标计算结果的比例分别在±8%和±12%以内。使用ASCAT风速资料拟合的Weibull分布函数与浮标的结果较吻合。因此,ASCAT风速资料也能够为海上风能资源评估提供有用的风能参数信息。最后使用ASCAT瞬时风速数据分析了中国近海10 m及70 m高度处的风能资源的空间分布特征,结果表明,台湾海峡平均风速和风功率密度最大。     

乌鲁木齐市边界层日变化特征

利用乌鲁木齐市晴天CFL-03型风廓线雷达观测资料,分析了边界层日变化特征。得出结论如下:边界层结构季节变化明显。冬、春季300~600m以下风速较小,小于3m/s,且愈近地面风速愈小;以上风速大、风向恒定,基本为东南大风。夏季和秋季风速比冬季和春季小,流场特征较复杂,水平风速和风向变化较活跃,存在明显的风切变。折射率结构常数春、秋和冬季比夏季分别小1个、3个和1~3个量级;夏季最大,集中在10~(-16)~10~(-13) m~(-2/3)之间。春、夏和秋季晴天湍流动能耗散率量级分别在10~(-6)~10~(-2) m~2·s~(-3)、10~(-4)~10~(-3) m~2·s~(-3)、10~(-6)~10~(-3) m~2·s~(-3)之间;白天比夜间约大1个量级。晴天折射率结构常数和湍流动能耗散率日变化特征与风场日变化特征有较好地对应关系,即湍流发展旺盛的区域与风速较大的区域相一致。风廓线雷达资料反演的湍流动能耗散率对春季和夏季边界层结构日变化演变特征的监测较好。夏季夜间稳定边界层约400~500m,残余层可达到约1800m,对流边界层可发展到约2500m,混合层约2200m,夹卷层约300~400m。     

3种水稻土时间序列黏粒矿物的组合特征与物源指示意义

对南方丘陵区3种不同母质水稻土时间序列黏粒矿物的X-射线衍射（XRD）进行分析发现：① 紫色砂页岩（PS）母质起源土壤的黏粒矿物以高岭石类似矿物为主;第四纪红黏土（RC）母质起源土壤的黏粒矿物以高岭石类似矿物、伊利石类似矿物与三羟铝石为主;红砂岩（RS）母质起源土壤的黏粒矿物以1.4 nm过渡矿物、高岭石类似矿物与三羟铝石为主。② 这3种母质土壤种稻后黏粒矿物的变化大体可分为2种情况。RC与RS母质的起源土壤种稻后,土壤黏粒矿物的变化相对较小,伊利石类似矿物相对含量有所增加,这可能主要与钾肥的持续施用有关。PS母质的起源土壤种稻后,土壤黏粒矿物变化相对较大,表现为高岭石类似矿物相对含量降低,低结晶度的伊利石或次生绿泥石与三羟铝石相对含量上升。PS母质发育的土壤种稻后脱钾明显且主要集中在原生矿物部分。这种原生矿物的脱钾作用对土壤黏粒含量和黏粒矿物的类型都有较大影响。③ 起源土壤的黏粒矿物通常会被水稻土所继承,并在水稻土发育过程中相对稳定,可以用其来指示起源土壤（或母质）的物源组分。     

Influence of vegetation canopies on solar potential in urban environments

Solar energy is clearly a promising option among the many available sources of renewable energy, and its market has seen outstanding growth. Careful evaluation to determine suitable locations for photovoltaic installations is needed, however, as their efficiency is highly dependent on exposure to sun. Especially in urban environments, quantifying the shadows cast by other buildings and vegetation canopies may be essential. In the present study, we used light detection and ranging (LiDAR) data and geographic information systems (GIS) to assess the influence of shading vegetation on solar irradiation estimates in five European towns. The fraction of annual solar irradiation lost to shading by existing vegetation ranged between 3% and 11%. The fraction lost was higher in winter and lower in summer. Due to greater incoming solar radiation in summer, however, more than 50% of annual loss was accounted for in summer. We suggest that at the broad scale of whole cities the influence of vegetation on rooftop solar potential estimates is negligible (especially in densely populated areas). Analyses which do not consider vegetation because of data availability nevertheless provide valuable insight into localities' solar potential.     

1990—2020年中国能源开采和加工场地多源数据综合制图与时空变化分析

由于当前缺乏有效的能源开采和加工场地精细化遥感探测方法和高精度的数据产品,全国尺度的能源开采和加工场地时空分布规律的认识仍显不足。本研究基于高分辨率遥感影像、土地利用/覆盖数据、网络爬虫数据、OSM地图数据和环境专题数据等信息,发展了基于多源数据融合和专家知识参与获取的能源开采和加工场地遥感识别和精细化制图的技术方法,研发了1990、2000、2010和2020年共4期的中国能源开采和加工场地分布数据产品及2010—2020年场地植被恢复信息数据产品,作为中国土地利用/覆盖变化数据的组成部分（CLUD-Mining）。CLUD-Mining具有较高的质量和可靠性,数据产品平均精度为91.75%;中国能源开采和加工场地开发建设的面积呈现先增长后减少的发展趋势,1990—2010年,面积增长速度从55.22 km²/a上升到95.51 km²/a,而2010—2020年呈现负增长,平均每年减少27.28 km²;此外,2010—2020年场地植被恢复面积达746.76 km²,主要集中在华北区和西南区;中国能源开采和加工场地分布格局逐渐由东部地区向西部地区转移。本研究对提升中国能源开采和加工场地时空分布特征的认识具有重要意义,可为场地污染治理和生态修复提供重要的数据基础。     

极光粒子沉降研究:谱形式及其在极区大气中的传输

分析了近年来南极地区极光沉降粒子的卫星、火箭、地面观测和研究结果,分别给出了极光椭圆区、极盖区、南大西洋异常区和极尖／极隙区粒子沉降的形式来源和特点。并根据磁尾研究的新进展,提出极光粒子沉降谱存在另外两种形式谱：（１）κ分布谱;（２）κ分布加上一个或多个脉冲谱,这两种谱来源于磁尾中性片区（绝热区非绝热区）。南极不同的区域,极光粒子有不同的沉降特点。这些沉降对极区电离层产生极大的影响。根据带电粒子在磁化大气中运动的Ｆｏｋｋｅｒ Ｐｌａｎｋ 方程,利用带电粒子在大气中传输的电离理论,导出极光粒子谱在极区大气中传播的解析表达式,对各种极光粒子谱在极区中的演化规律加以分析,并以此来解释在南极地区探测到的不同高度的极光电子谱的演化     

太阳多极活动区中的磁重联、剪切低磁弧内的强电流和冕穴结构

探讨了复杂磁结构上空日冕物理状态与磁剪切的关系．结果表明在强磁场的磁中性线上方磁剪切会引起具有强电流和较强等离子体压力的低磁弧．这可解释Ｙｏｈｋｏｈ 卫星的观测结果     

Explosive volcanic eruptions—X. The influence of pyroclast size distributions and released magma gas contents on the eruption velocities of pyroclasts and gas in Hawaiian and Plinian eruptions

Previous treatments of the relationship between the mass fraction of released magma volatiles and the eruption speeds of gas and pyroclasts in steady explosive eruptions have not taken detailed account of the dynamic effects associated with the finite size distribution of the pyroclasts. When this is done, it is found that previously published estimates of exsolved magma volatile contents obtained from the analysis of pyroclast size distributions in near-vent deposits overestimate the volatile content by approximately 20 per cent in the case of Plinian eruptions. The discrepancy is much worse for pyroclast size distributions skewed towards coarse clasts, as is common in basaltic lava fountains; in such cases pyroclast dispersal studies may overestimate the exsolved magma volatile content by at least 200 per cent. An analogous problem arises if released magma volatile amounts deduced from studies of fluid inclusions in pyroclasts are inserted into most current computer models of eruption dynamics, but the gas eruption speeds deduced have an even larger error, being underestimated by up to 300 per cent in the case of coarse-grained eruptions. The more sophisticated of the currently available numerical models of eruption dynamics can in principle avoid this problem, but practical implementation limitations have so far prevented such models being run with a sufficiently wide range of grain sizes for the importance of these effects to be fully appreciated.