岩石压应力传递系数计算及影响机制

钻孔应变观测是地壳岩石应变相对测量的主要方法,对其附加应力场的研究,可以有效分析岩石压应力向探头的传递过程,可对应变仪有关力学参数的设计和观测数据的物理解释提供帮助。考虑到外加应力在岩石、水泥和仪器钢筒等3层介质中传递的实际情况,根据弹性力学中的厚壁圆筒方程,推导轴对称应力作用下岩石压应力的传递系数公式,分析影响机制,并给出有关变化规律曲线和定量指标。     

精确测定地震计传递函数

提出联合阶跃标定与带精确电流测量的正弦波标定来确定地震计传递函数的方法。首先,使用阶跃标定确定地震计等效机械摆的自振周期和阻尼,得到地震计低频特性。随后,使用正弦波标定并引入电流测试技术,测定地震计全频段频率响应,幅频响应更加准确,同时可获得相频响应。最后,构建与地震计传递函数特征一致的结构来描述传递函数,采用最优化方法拟合求取地震计传递函数。该方法具有原理清楚、操作简单、易于实现、结果精确等优点,特别适用于地震计用户测试、地震计传递特性与厂方参数及各地震计间一致性和长期稳定性的验证,结果符合反馈型地震计传递函数特点。     

内蒙古高原等地湖泊表层沉积物孢粉与植被覆盖度定量关系研究

过去植被覆盖度重建在长尺度气候模拟和陆地生态环境演变机制研究等方面具有重要意义。基于现代过程的孢粉—植被覆盖度转换函数研究,可为利用孢粉地层数据重建过去植被覆盖度变化提供一条新的途径。以内蒙古高原等地39个湖泊和7个水库中心的表层沉积物孢粉组合与归一化植被指数(NDVI)为研究对象,利用加权平均偏最小二乘法(WA-PLS)、局部加权加权平均法(LWWA)和最佳类比法(MAT)分别建立了孢粉—NDVI转换函数;通过留一交叉检验法、自助法和空间自相关性等检验,筛选出最优模型并应用于古地层孢粉数据,实现定量重建过去植被覆盖度变化。结果表明:MAT和WA-PLS模型均受到空间自相关性的显著影响,而LWWA模型则是建立孢粉—NDVI转换函数的最优模型。与已有类似转换函数表现能力的对比表明,本研究建立的转换函数具有较强的可靠性和应用潜力。基于本研究转换函数重建的内蒙古辉腾锡勒(HTL)区域全新世植被覆盖变化与孢粉重建的植被变化具有很好的一致性,进一步印证了本研究转换函数的较强潜力,均表现出对降水变化的响应更为显著。     

南、北极海洋不同种类细菌分离株中DMSP-依赖型脱甲基酶基因dmdA的系统发育多样性

Dimethylsulfoniopropionate(DMSP) is mainly produced by marine phytoplankton as an osmolyte, antioxidant,predator deterrent, or cryoprotectant. DMSP is also an important carbon and sulfur source for marine bacteria.Bacteria may metabolize DMSP via the demethylation pathway involving the DMSP demethylase gene(dmdA) or the cleavage pathway involving several different DMSP lyase genes. Most DMSP released into seawater is degraded by bacteria via demethylation. To test a hypothesis that the high gene frequency of dmdA among major marine taxa results in part from horizontal gene transfer(HGT) events, a total of thirty-one bacterial strains were isolated from Arctic Kongsfjorden seawater in this study. Analysis of 16S rRNA gene sequences showed that,except for strains BSw22118, BSw22131 and BSw22132 belonging to the genera Colwellia, Pseudomonas and Glaciecola, respectively, all bacteria fell into the genus Pseudoalteromonas. DmdA genes were detected in five distantly related bacterial strains, including four Arctic strains(Pseudoalteromonas sp. BSw22112, Colwellia sp.BSw22118, Pseudomonas sp. BSw22131 and Glaciecola sp. BSw22132) and one Antarctic strain(Roseicitreum antarcticum ZS2–28). Their dmdA genes showed significant similarities(97.7%–98.3%) to that of Ruegeria pomeroyi DSS–3, which was originally isolated from temperate coastal seawater. In addition, the sequence of the gene transfer agent(GTA) capsid protein gene(g5) detected in Antarctic strain ZS2–28 exhibited a genetically closely related to that of Ruegeria pomeroyi DSS–3. Among the five tested strains, only Pseudomonas sp. BSw22131 could grow using DMSP as the sole carbon source. The results of this study support the hypothesis of HGT for dmdA among taxonomically heterogeneous bacterioplankton, and suggest a wide distribution of functional gene(i.e., dmdA) in global marine environments.     

东北三省城际技术转移网络的空间演化及影响因素

从全国—本地视角,以东北三省为研究区,基于2005-2015年的专利权转移数据,融合社会网络、GIS空间分析和计量方法,定量刻画东北三省技术转移网络的空间演化规律。结果显示：① 全国视角下东北三省城际技术转移网络呈现“核心—边缘”等级层次性结构,形成了专利技术由东北辐散向全国沿海辐合的空间格局。② 本地视角下东北三省技术转移网络呈现出向心收缩结网态势,“哈长沈大”四大核心城市在本地网络中扮演“技术守门者”角色。技术转移表现出“强全国化,弱本地化”特征。③ 东北三省城际技术流动既存在路径依赖,也不断涌现路径创造。全国视角下,技术转移以东北三省核心城市为流源,基本流向以北京、上海和深圳分别为枢纽的京津冀、长三角和珠三角城市群。本地城际技术转移以哈尔滨、长春、沈阳、大连为集散中心,集中于省内转移,呈现等级、接触和跳跃式混合扩散空间模式。④ 地理距离接近度、产业结构相似度、经济水平差异度、创新能力相似度、技术吸收能力、外商直接投资对东北三省城际技术转移存在一定影响。     

省际人口迁移与制造业转移空间交互响应研究

基于2000年、2005年、2010年和2015年人口普查与1%人口抽样调查数据以及相关年度制造业统计数据,利用重心模型和地理探测器对2000年以来的不同类型制造业转移空间格局、人口流动空间格局及其二者相互作用关系进行分析。研究发现： 2000年以来特别是2005年之后中国制造业呈现出明显转移态势,但不同类型制造业转移幅度和空间区域具有明显差异,能源密集型、技术密集型、资本密集型制造业由东部向中西部转移的空间区域大,劳动密集型产业转移空间还十分有限,仍集中于东部地区。 虽然人口迁移的整体格局变化不大,仍是“中间低、周边高”的格局,但是人口迁移的空间特征正在趋于弱化,中西部地区分享的迁入人口份额在不断提高。 制造业重心与人口迁移重心变动轨迹呈现出“偏离-趋同”关系,人口迁移滞后于产业转移的效应已逐渐消失,人口与产业的空间匹配程度趋于提高。 地理探测器定量识别人口迁移与制造业转移之间的空间关系发现,人口迁移格局变化对制造业空间转移的响应程度较制造业转移对人口迁移格局变化的响应程度高。     

多模型耦合下的植被冠层可燃物含水率遥感反演

植被冠层可燃物含水率FMC(Fuel Moisture Content)是评估野火风险及估算火灾蔓延速率的重要指标。以中国西部6个典型研究区为例,基于辐射传输模型,利用Landsat 5 TM及Landsat 8 OLI遥感数据,开展草原、森林冠层FMC定量反演研究。为克服基于物理模型的病态反演问题、FMC自身的弱敏感性问题及西南森林多具复杂的双层冠层结构问题,研究中考虑了模型参数之间的相关特征,使用多波段遥感数据及耦合辐射传输模型等方法。反演结果显示,总体植被冠层FMC反演精度R~2为0.64,RMSE为44.86%,其中草地冠层FMC的反演精度(R~2=0.64,RMSE=47.57%)略低于森林冠层FMC的反演精度(R~2=0.71,RMSE=30.82%)。为进一步论证该反演结果对野火风险评估的有效性,研究中选取并分析了2011年3月2日于云南大理白族自治州剑川县金华镇金和村森林火灾爆发前、爆发时及灾后该区域植被冠层FMC的变化特征。结果显示,火灾爆发时该地区植被冠层FMC明显低于火灾发生前后(约一月时间)植被冠层FMC,证明了本文FMC反演结果对野火风险评估的有效性。     

基于葵花-8卫星大气产品的地表下行短波辐射计算

地表下行短波辐射DSSR(Downward Surface Shortwave Radiation)的准确估算在气候变化研究和地表太阳能估算等领域具有重要作用。新一代静止气象卫星葵花-8(Himawari-8)具有高达10 min的对地观测能力,为DSSR近实时估算提供了新机遇。然而,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)对外公开的葵花-8辐射产品中,没有将其反演的云、气溶胶产品作为DSSR的输入参数,从而没有形成一整套的DSSR估算算法流程,缺乏产品输出的一致性。大气中的云、气溶胶是DSSR的重要影响因子,本文重点考虑云、气溶胶对太阳辐射的影响,基于大气辐射传输模式RSTAR构建了DSSR查找表,开发了DSSR的快速计算方法,进而将JAXA葵花-8二级云、气溶胶产品(光学厚度,粒子有效半径等)作为快速化计算方法的输入参量,计算得到了DSSR。通过与JAXA葵花-8二级DSSR产品(JAXA DSSR)对比,发现两者具有很好的空间一致性。为了进一步评价本文的DSSR计算精度,分别选取了陆地(Yonsei)和海洋(0n_165e)的观测数据验证了2016年4、7、10和12月本文计算的DSSR和同时期的JAXA DSSR产品,验证结果显示两者的DSSR在两个观测站点均具有非常高的相关性(全天空、晴空和云天条件下的相关系数R均大于0.88)。在两个站点云天条件下的验证结果中,考虑了云相态并在冰云模型中使用了非球形冰晶粒子(六棱柱)来计算DSSR,获得了比JAXA DSSR更小的偏差。本文提出的快速化计算方法能快速准确地计算DSSR,可为计算地表辐射收支等研究提供重要数据支撑。     

玉兔号月球车巡视点矿物丰度及粒径分布高光谱反演

矿物的类型、丰度及其粒径分布对理解月球和行星表面曾经存在过怎样的地质演化过程具有重要的意义。本文提出基于辐射传输模型和稀疏分解模型反演矿物丰度及其粒径分布的方法,利用辐射传输模型计算各矿物端元不同粒径的单次散射反照率以构建解混光谱库,然后基于稀疏分解算法得到在每个可观测像元的端元最优丰度和粒径分布。利用实验室测量数据进行验证,表明本文方法具有较高的精度。最后根据玉兔号月球车的实地测量光谱数据,利用本文方法获得了其矿物的丰度及粒径分布,结果显示,辉石、橄榄石、斜长石、熔融玻璃和钛铁矿的丰度在4个观测点的平均丰度分别为28.1%、4.5%、39%、28%、0.4%,辉石的平均粒径为166.02μm,橄榄石为8.34μm,斜长石为196.31μm,熔融玻璃为44.21μm,一定程度上表明在这些观测点不同矿物对太空风化的响应不同。     

Experimental investigation of three-dimensional earth pressure according to aspect ratio of retaining wall

The purpose of this study is to investigate the scale and load distribution of three-dimensional active earth pressure and the load transferred to the adjacent soil by changing the aspect ratio of a retaining wall through a series of model tests. In this research, 42 earth pressure plates of different heights and widths were installed to evaluate the earth pressures by considering the wall aspect ratio and the change of earth pressure. The test results showed that the active earth pressures were uniformly converged when the percentage of limit displacement against wall height was 0.12%. The distribution of active earth pressure on the wall showed a parabola shape for most aspect ratios while the wedge shape identified by the model test was similar to the shell-shaped model. In this paper, two diagrams were proposed regarding the active earth pressure according to the aspect ratio of a retaining wall; (1) a diagram of earth pressure conversion against the aspect ratio based on evaluated three-dimensional active earth pressures with traditional two-dimensional earth pressures, (2) a load transfer diagram based on the horizontal distance by analyzing the horizontal and vertical load transfer ranges with the relevant increasing rates.