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热带印-太海温与海河流域夏季降水的联合模态及降水预测应用

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地球物理学报 2024年第6期67卷 2069-2084页

作者：郝钰茜郝立生何丽烨程善俊天津市海洋气象重点实验室天津300074 天津市气候中心天津300074

利用1961—2020年中国站点观测降水资料和英国Hadley中心海表面温度资料,针对海河流域夏季降水预测困难的问题,通过多变量经验正交分解(MVEOF)方法的正、反向应用,分析了热带印度洋-太平洋前期海温变化与海河流域夏季降水异常年际变化... 详细信息

利用1961—2020年中国站点观测降水资料和英国Hadley中心海表面温度资料,针对海河流域夏季降水预测困难的问题,通过多变量经验正交分解(MVEOF)方法的正、反向应用,分析了热带印度洋-太平洋前期海温变化与海河流域夏季降水异常年际变化的联合模态特征,据此建立了海河流域夏季降水的客观统计预测模型并检验预测效果.结果表明:(1)前期ENSO事件和热带印度洋(TIO)海温季节演变与海河流域夏季降水异常分布型关系密切.若前冬El Niño事件达到鼎盛,春季开始衰减,并引起TIO海盆尺度滞后增暖,则当年夏季海河流域降水一致性偏多,偏多中心在流域北部;若前秋El Niño向La Niña事件转变,随后TIO暖海温转冷,则夏季海河流域降水易出现西部偏多、东部偏少型分布;此外,如果前期出现太平洋经向模态(冷舌模态)的海温异常分布时,夏季流域降水异常为西北多、东南少(南多北少).(2)根据联合模态统计关系建立的预测模型,对2013—2020年海河流域夏季降水有较好的预测能力.与实况相比,模型对全域降水异常预测的时间相关系数为0.86、趋势预测准确率为87.50%,对站点的趋势预测准确率为51.35%~70.27%,对旱涝程度预测的平均偏差仅为45.92%,但对降水异常空间分布的预测技巧整体较低.本文阐明了前期热带印-太海温与海河流域夏季降水异常的统计关系,并建立了海河流域夏季降水的客观统计预测模型,为我国华北地区短期气候预测提供了一种新的有效参考.

关键词：海河流域夏季降水客观预测方法热带印-太海温异常

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基于编码光场的3D位姿测量技术研究

基于编码光场的3D位姿测量技术研究

作者：邵嘉俊西安理工大学

学位级别：硕士

3D测量技术在无人机定位、太空对接、机器人抓取、焊接、生产对接、工业制造、虚拟现实等领域的应用越来越广泛,其中,基于视觉的3D测量方法成本低、精度高,得到了广泛的应用。位姿测量是3D测量的重要方向。本文将结构光投影、唯一性编... 详细信息

3D测量技术在无人机定位、太空对接、机器人抓取、焊接、生产对接、工业制造、虚拟现实等领域的应用越来越广泛,其中,基于视觉的3D测量方法成本低、精度高,得到了广泛的应用。位姿测量是3D测量的重要方向。本文将结构光投影、唯一性编码、图像识别等技术相结合,针对无人机着降应用背景下的目标位姿测量进行研究,为高精度3D位姿测量技术的进一步发展提供技术支持。本文主要研究工作及创新点如下:(1)提出了一种基于空间唯一性编码光场、三角测量、二维码视觉识别的相对位姿测量方法。传统相对位姿测量方法一般使用基于视觉合作标志的测量模式,但会出现随着测量距离的不断提升而造成测量精度急剧下降的问题。本方法利用投影空间唯一性编码图案,赋予被测物体特征信息,通过色彩编码模板进行唯一索引,减少了大量匹配,只需要一张图片内部的任意3×3网格就能获得三维信息,并且测量精度不会随着距离的提升而迅速下降,只需编码区域的局部区域就可完成定位,且通过调整投影图案的分辨率,就可以改变测量距离。本文从试验角度对比分析了基于光场的相对位姿测量和利用相机直接相对位姿测量方法的测量精度,研究表明,该系统的测距误差在10米范围内达到厘米级,且与测量距离无关,平移测量误差始终保持在毫米级,姿态测量精度达到1°,精度均高于相机直接测量法,并且只需单幅图像就可完成位姿测量,非常适合后续无人机的位姿测量。(2)提出了一种基于视觉双通道唯一性编码的无人机着降定位方法。由于本文研究工作(1)的方法在地面实验效果良好,故该方法可以应用在无人机位姿测量问题上。UAV(Unmanned Aerial Vehicle,无人机)主要使用 GPS(Global Positioning System,全球定位系统)进行定位,但在GPS信号丢失或受到干扰的区域很难定位,因此发展出来许多辅助UAV定位方法,其中基于视觉方法的相对定位技术,以其成本低、精度高的独特优势,被广泛应用于无人机着陆。但由于侧风对着陆飞机运动的影响,传统的视觉着降标志和定位以只使用设计图案的局部区域即可完成定位,极大降低无人机复飞概率。与研究工作(1)不同的是,前者采用的是用投影设备投影图案,此处是将唯一性编码图案作为着降标志。并且由于空中环境比地面环境更为复杂,对研究工作(1)所提出的位姿测量技术做了进一步优化,将原本的单层唯一性编码标识变为双层唯一性编码标识以及对图像进行预处理。具体原理为:采用GPS粗定位和视觉方法相结合,设计了一种基于双层唯一性编码的着降标志。远距离时,可用整体图案为着降标志;近距离时,根据红蓝通道的编码提取效果,并进行分块亮度均值、滤波等图像预处理提升方法的稳定性,通过内部任意5×5网格为着降标志,利用PNP(Perspective-N-Point)算法就可以完成对无人机的连续定位与位姿测量,极大降低因偏航导致定位失败概率。

关键词：单目视觉测量唯一性编码无人机 3D测量双层唯一性编码

渤海海冰时空分布特征和大气环流对渤海海冰的强迫作用

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自然资源遥感 2024年第1期36卷 242-249页

作者：郭玉娣王铁程善俊左涛天津市气候中心天津300074 天津海洋中心气象台天津300074

海冰灾害是渤海冬季的主要海洋灾害,对石油开采、海上运输和海洋渔业造成很大的危害,因此对海冰的生消变化监测和预测尤其重要。利用2001—2020年MODIS数据、再分析格点资料和气象观测站数据,经卫星资料反演得到日尺度渤海海冰面积,统... 详细信息

海冰灾害是渤海冬季的主要海洋灾害,对石油开采、海上运输和海洋渔业造成很大的危害,因此对海冰的生消变化监测和预测尤其重要。利用2001—2020年MODIS数据、再分析格点资料和气象观测站数据,经卫星资料反演得到日尺度渤海海冰面积,统计分析渤海海冰面积的年际变化特征和不同冰情年在初冰期、盛冰期和消融期的变化特征,利用合成分析和相关分析方法探讨了渤海海冰偏重冰年和轻冰年的大气环流差异。结果表明:20 a间渤海海冰冰情等级越高,平均冰期越长,海冰面积经历了“少-多-少”的变化过程,海冰面积与积温变化趋势相反;年内海冰生消过程为单峰型和多峰型,多峰型年冰期和大面积冰封时间更长;渤海海冰初冰期集中分布在辽东湾,偏重冰年比轻冰年海冰面积多一倍,盛冰期3个海湾基本能覆盖到海冰,偏重冰年全部覆盖,消融期海冰仍以辽东湾为主,呈“东北—西南”向分布;偏重冰年较轻冰年的大气环流形势更有利于海冰生成,贝加尔湖至我国东北一线高空槽后冷空气更强,温度更低。渤海冬季海冰冰情与500 hPa位势高度有较强的负相关性,500 hPa位势高度的强弱决定了渤海海冰的冰情。

关键词：渤海海冰海冰面积冰情大气环流

含泥量对胶凝砂砾石力学性能及微观结构影响分析

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长江科学院院报 2024年

作者：龚爱民雍康金镯黄逸尔王福来邵善庆罗加辉云南农业大学水利学院

胶凝砂砾石(CSG)材料是由天然砂砾石与胶凝材料拌合而成的新型筑坝材料，其地缘性决定了不同程度的存在含泥问题，本文通过四因素（含泥量、水泥、粉煤灰、水胶比）四水平的正交试验，通过CSG材料的抗压与劈拉强度试验，并对结果进行极... 详细信息

胶凝砂砾石(CSG)材料是由天然砂砾石与胶凝材料拌合而成的新型筑坝材料，其地缘性决定了不同程度的存在含泥问题，本文通过四因素（含泥量、水泥、粉煤灰、水胶比）四水平的正交试验，通过CSG材料的抗压与劈拉强度试验，并对结果进行极差法分析，研究了影响抗压与劈拉强度的主要因素，并在综合考虑技术与经济的要求下给出最佳配比（水泥、粉煤灰用量均为60kg/m3，水胶比为1.1，而对力学性能影响最小的含泥量水平是2.05%），基于最佳配比制作28d试件，测试其弹性模量，通过XRD、SEM-EDS及BSE-IA孔隙分析等分析手段，研究其微观结构。结果表明：最佳配比组的水化反应最佳，生成的水化硅酸钙及其他水化产物均能较好地填充内部微观孔隙，形成致密结构，促进胶凝砂砾石材料力学性能提升。

关键词：胶凝砂砾石含泥量正交试验力学性能微观结构

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混杂玄武岩纤维混凝土孔隙结构及抗冻性

水力发电学报 2024年

作者：邵善庆龚爱民罗加辉王福来黄逸尔金镯雍康云南农业大学水利学院

玄武岩纤维粉煤灰混凝土符合绿色、经济发展理念，为提高其工程实际应用的可靠性，本文研究了不同玄武岩纤维长度（6、12、18mm）单掺和混杂条件下，通过粉煤灰与水泥水化过程形成的孔隙、孔隙物相分布及分形维数，探究了玄武岩纤维粉... 详细信息

玄武岩纤维粉煤灰混凝土符合绿色、经济发展理念，为提高其工程实际应用的可靠性，本文研究了不同玄武岩纤维长度（6、12、18mm）单掺和混杂条件下，通过粉煤灰与水泥水化过程形成的孔隙、孔隙物相分布及分形维数，探究了玄武岩纤维粉煤灰混凝土孔隙结构表征及其抗冻性。研究结果表明，在300次冻融循环后，粉煤灰混凝土冻融损伤程度由大到小排序为：未掺玄武岩纤维＞单掺玄武岩纤维＞混杂玄武岩纤维。从孔隙结构表征来看，玄武岩纤维掺入细化了孔隙，即最大孔隙直径和孔隙率减小，从孔隙物相分布及分形维数来看，单掺孔隙主要集中在纤维的周围，使得内部孔隙形成线型集中分布，易造成冻胀应力集中，而混杂孔隙集中的现象减少，其微小孔隙分散效应有利于减小冻胀应力作用，同时粉煤灰延后水化微填充作用改善了孔隙结构，纤维的“桥接”作用阻止了孔隙径向裂隙的进一步发展，从而提高了混凝土的抗冻性。

关键词：玄武岩粉煤灰混凝土单掺混杂孔隙结构表征抗冻性

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界面电子扰动促进的C–H键活化

Chinese Journal of Catalysis 2024年第1期56卷 130-138页

作者：王哲王春鹏陆冰陈志荣王勇毛善俊浙江大学化学系催化研究所能源高效清洁利用全国重点实验室化学前瞻技术研究中心先进材料与催化课题组浙江杭州310058 浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310058

丙烯是重要的化工原料,广泛用于生产聚丙烯、环氧丙烷、丙烯醛、丙烯腈和丙酮等重要化工中间体以及合成树脂、合成橡胶和许多精细化工产品.目前生产丙烯的方法主要有石脑油裂解、催化流化裂化、丙烷脱氢、烯烃复分解和甲醇制烯烃等.其... 详细信息

丙烯是重要的化工原料,广泛用于生产聚丙烯、环氧丙烷、丙烯醛、丙烯腈和丙酮等重要化工中间体以及合成树脂、合成橡胶和许多精细化工产品.目前生产丙烯的方法主要有石脑油裂解、催化流化裂化、丙烷脱氢、烯烃复分解和甲醇制烯烃等.其中丙烷脱氢因具有较高的丙烯选择性和较低的原料成本而备受关注,尤其是页岩气在全球的大量发现和开采,使得丙烷的原料成本持续下降,丙烷脱氢技术的迅速发展,但高效催化剂研发成为提升生产效率的关键.商业Pt基催化剂通常采用合金化的手段优化Pt颗粒的表面结构和中间体的吸附状态,进而获得较好的催化性能,但金属助剂的引入在一定程度上会弱化Pt位点的C–H键活化能力.针对该问题,本文从惰性C–H键活化角度出发,揭示了一种新的C–H键界面活化机制.通过金属-载体强相互作用诱导形成Pt-Ga_(2)O_(3)反向界面结构,密度泛函理论计算结果表明,Pt与Ga_(2)O_(3)之间存在强烈的电子扰动现象,使得界面处O位点表现出类金属的电子特性,在费米能级附近存在连续的电子态,这与Ga_(2)O_(3)本身离散性电子态呈明显对比,显示出Pt-Ga_(2)O_(3)反向界面结构的独特性质,使得界面O位点表现出极强的H吸附能和C–H键活化能力,其催化丙烷分子中亚甲基C–H键断裂的活化能仅为0.21 eV,远低于Pt(111)晶面的0.64 eV.原位红外光谱结果表明,反应过程中该界面结构会产生大量的羟基.根据过渡态的精细结构可知,反应位点是通过抓取H原子并随即稳定产生的C自由基完成C–H键的断裂,分析结果表明,H吸附能与反应能垒有着紧密的关联,而Pt-Ga_(2)O_(3)反向界面结构中,Pt基底赋予界面O位点独特的电子结构,同时也可以作为电子受体接收H传递的电子,从而表现出极强的H结合能和C–H键活化能力,其C–H断裂能垒要远低于各类Pt位点.进一步的分析表明,首个C–H键在Pt–O界面位发生断裂后,所形成的H物种会由O位点溢流至Pt颗粒表面,最终以H_(2)形式释放,留下的2-丙基碎片再经历甲基的C–H键断裂、H溢流、脱氢等步骤形成丙烯分子.而Pt颗粒表面的Ga_(2)O_(3)团簇也起到分割表面位点的作用,促进丙烯脱附的同时,有效弱化C–C键的断裂趋势,减少裂解副产物,生成丙烯的选择性超过99%.综上所述,本文构建的Pt/Ga-Al_(2)O_(3)界面位催化剂在丙烷脱氢反应中的性能要明显优于Pt/Al_(2)O_(3)以及工业常用的PtSn/Al_(2)O_(3)催化剂,揭示了一种全新的C–H键活化策略,并探究其中的化学机制,既可以深化对界面协同催化的理解,又可以为高性能催化剂的设计提供借鉴和指导.

关键词：界面催化碳氢键活化丙烷脱氢铂电子效应