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Seasonal prediction of extreme high-temperature days over the Yangtze River basin

Science China Earth Sciences 2024年第7期67卷 2137-2147页

作者： shifeng PAN Zhicong YIN Mingkeng DUAN Tingting HAN Yi FAN Yangyang huang Huijun WANG Key Laboratory of Meteorological Disaster Ministry of Education/Joint International Research Laboratory of Climate and Environment Change/Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological DisastersNanjing University of Information Science and TechnologyNanjing 210044China Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory(Zhuhai) Zhuhai 519080China

Extreme high temperatures occur frequently over the densely populated Yangtze River basin(YRB)in China during summer,significantly impacting the local economic development and ecological system.However,accurate prediction of extreme high-temperature days in this region remains a challenge.Unfortunately,the Climate Forecast System Version 2(CFSv2)exhibits poor performance in this regard.Thus,based on the interannual increment approach,we develop a hybrid seasonal prediction model over the YRB(HM_(YRB))to improve the prediction of extreme high-temperature days in summer.The HM_(YRB)relies on the following four predictors:the observed preceding April-May snowmelt in north western Europe;the snow depth in March over the central Siberian Plateau;the CFSv2-forecasted concurrent summer sea surface temperatures around the Maritime Continent;and the 200-hPa geopotential height over the Tibetan Plateau.The HM_(YRB)indicates good capabilities in predicting the interannual variability and trend of extreme high-temperature days,with a markable correlation coefficient of 0.58 and a percentage of the same sign(PSS)of 76% during 1983-2015 in the one-year-out cross-validation.Additionally,the HM_(YRB) maintains high PSS skill(86%)and robustness in the independent prediction period(2016-2022).Furthermore,the HM_(YRB) shows a good performance for years with high occurrence of extreme high-temperature days,with a hit ratio of 40%.These predictors used in HM_(YRB)are beneficial in terms of the prediction skill for the average daily maximum temperature in summer over the YRB,albeit with biases existing in the magnitude.Our study provides promising insights into the prediction of 2022-like hot extremes over the YRB in China.

关键词： Hot extremes Yangtze River basin CFSv2 Seasonal prediction One-year-out cross-validation

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Chitosan-based thermosensitive hydrogel with long-term release of murine nerve growth factor for neurotrophic keratopathy

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Neural Regeneration Research 2024年第3期19卷 680-686页

作者： Jie Wu Yulei huang Hanrui Yu Kaixiu Li shifeng Zhang Guoqing Qiao Xiao Liu Hongmei Duan Yifei huang Kwok-Fai So Zhaoyang Yang Xiaoguang Li Liqiang Wang Department of Ophthalmology the Third Medical CenterChinese PLA General HospitalBeijingChina The PLA Medical College Department of NephrologyChinese PLA Institute of NephrologyState Key Laboratory of Kidney DiseasesNational Clinical Research Center for Kidney DiseasesBeijingChina Department of Ophthalmology Hainan Hospital of Chinese PLA General HospitalSanyaHainan ProvinceChina Medical School of Chinese PLA BeijingChina Department of Neurobiology School of Basic Medical SciencesCapital Medical UniversityBeijingChina Guangdong-Hongkong-Macao Institute of CNS Regeneration Ministry of Education CNS Regeneration Collaborative Joint LaboratoryJinan UniversityGuangzhouGuangdong ProvinceChina Bioland Laboratory(Guangzhou Regenerative Medicine and Health Guangdong Laboratory) GuangzhouGuangdong ProvinceChina Department of Ophthalmology and State Key Laboratory of Brain and Cognitive Sciences The University of Hong KongHong Kong Special Administrative RegionChina Center for Brain Science and Brain-Inspired Intelligence Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay AreaGuangzhouGuangdong ProvinceChina Co-innovation Center of Neuroregeneration Nantong UniversityNantongJiangsu ProvinceChina School of Engineering Medicine Beijing Key Laboratory for Biomaterials and Neural RegenerationBeihang UniversityBeijingChina Beijing International Cooperation Bases for Science and Technology on Biomaterials and Neural Regeneration Beijing Advanced Innovation Center for Big Data-Based Precision MedicineBeihang UniversityBeijingChina

Neurotrophic keratopathy is a persistent defect of the corneal epithelium,with or without stromal ulceration,due to corneal nerve deficiency caused by a variety of etiologies.The treatment options for neurotrophic keratopathy are limited.In this study,an ophthalmic solution was constructed from a chitosan-based thermosensitive hydrogel with long-term release of murine nerve growth factor(CTH-mNGF).Its effectiveness was evaluated in corneal denervation(CD)mice and patients with neurotrophic keratopathy.In the preclinical setting,CTH-mNGF was assessed in a murine corneal denervation model.CTH-mNGF was transparent,thermosensitive,and ensured sustained release of mNGF for over 20 hours on the ocular surface,maintaining the local mNGF concentration around 1300 pg/mL in vivo.Corneal denervation mice treated with CTH-mNGF for 10 days showed a significant increase in corneal nerve area and total corneal nerve length compared with non-treated and CTH treated mice.A subsequent clinical trial of CTH-mNGF was conducted in patients with stage 2 or 3 neurotrophic keratopathy.Patients received topical CTH-mNGF twice daily for 8 weeks.Fluorescein sodium images,Schirmer’s test,intraocular pressure,Cochet-Bonnet corneal perception test,and best corrected visual acuity were evaluated.In total,six patients(total of seven eyes)diagnosed with neurotrophic keratopathy were enrolled.After 8 weeks of CTH-mNGF treatment,all participants showed a decreased area of corneal epithelial defect,as stained by fluorescence.Overall,six out of seven eyes had fluorescence staining scores<5.Moreover,best corrected visual acuity,intraocular pressure,Schirmer’s test and Cochet-Bonnet corneal perception test results showed no significant improvement.An increase in corneal nerve density was observed by in vivo confocal microscopy after 8 weeks of CTH-mNGF treatment in three out of seven eyes.This study demonstrates that CTH-mNGF is transparent,thermosensitive,and has sustained-release properties.Its effectiveness in healing corneal epithelial defects in

关键词： chitosan corneal reinnervation murine nerve growth factor neurotrophic keratopathy thermosensitive hydrogel

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Preparation and acoustic properties of high-temperature acoustic emission sensor based on La_(3)Ga_(5)SiO_(14) crystal

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Journal of Advanced Dielectrics 2024年第1期14卷 25-32页

作者： Jingxiang Si Changhong Yang Rui Guo Yifan Wu Xiujuan Lin shifeng huang Shandong Provincial Key Laboratory of Preparation and Measurement of Building Materials University of Jinan Jinan 250022P.R.China

With the rapid development of modern industries,the high-temperature piezoelectric sensors that can work in extreme environments are in great demand.In this work,langasite(La_(3)Ga_(5)SiO_(14),LGS),as a high-temperature piezoelectric crystal with stable electro-elastic performance,is used as core element,and air and porous Al_(2)O_(3) are selected as backing layers respectively to prepare two kinds of high-temperature acoustic emission(AE)sensors.The detection sensitivities at 25–500℃ are analyzed by the ball falling test and Hsu–Nielsen experiment.Under the condition of 25–500℃,the received amplitude signals by both sensors are maintained above 90 dB stimulated by the ZrO_(2) ceramic ball dropping.In the Hsu–Nielsen experiment,as the temperature rising from 25℃ to 500℃,the signal amplitude of sensor with air backing layer decays from 447 mV to 365 mV,while the signal amplitude varies from 270 mV to 203 mV for the sensor with porous Al_(2)O_(3) backing layer.Signiffcantly,compared with the bandwidth of the air-backing sensor(37–183 kHz),the sensor with porous Al_(2)O_(3) backing layer broadens bandwidth to 28–273 kHz.These results show that both these AE sensors have strong and stable response ability to AE signals at high-temperature of 500℃.Therefore,piezoelectric AE sensor based on LGS has great potential application in the ffeld of high-temperature structural health monitoring.

关键词： La_(3)Ga_(5)SiO_(14) acoustic emission sensor sensitivity structural health monitoring

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Harmonic reducer in-situ fault diagnosis for industrial robots based on deep learning

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Science China(Technological Sciences) 2022年第9期65卷 2116-2126页

作者： ZHOU Xing ZHOU HuiCheng HE YiMing huang shifeng ZHU ZhiHong CHEN JiHong School of Mechanical Science and Engineering Huazhong University of Science and TechnologyWuhan 430074China Foshan Institute of Intelligent Equipment Technology Foshan 528234China

The harmonic reducer is an essential kinetic transmission component in the industrial robots.It is easy to be fatigued and resulted in physical malfunction after a long period of operation.Therefore,an accurate in-situ fault diagnosis for the harmonic reducers in an industrial robot is especially important.This paper proposes a fault diagnosis method based on deep learning for the harmonic reducer of industrial robots via consecutive time-domain vibration signals.Considering the sampling signals from industrial robots are long,narrow,and channel-independent,this method combined a 1-dimensional convolutional neural network with matrix kernels(1-D MCNN)adaptive model.By adjusting the size of the convolution kernels,it can concentrate on the contextual feature extraction of consecutive time-domain data while retaining the ability to process the multi-channel fusion data.The proposed method is examined on a physical industrial robot platform,which has achieved a prediction accuracy of99%.Its performance is appeared to be superior in comparison to the traditional 2-dimensional CNN,deep sparse automatic encoding network(DSAE),multilayer perceptual network(MLP),and support vector machine(SVM).

关键词： harmonic reducer industrial robots fault diagnosis convolutional neural network(CNN)

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基于虚拟地理环境的数字孪生流域防洪应用技术探讨

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遥感学报 2024年第5期28卷 1330-1339页

作者：李毅黄诗峰臧文斌高志国中国科学院空天信息创新研究院北京100094 中国水利水电科学研究院北京100038 天津城建大学地质与测绘学院天津300384

防洪是数字孪生流域的重要应用领域,数字孪生流域防洪应用不仅需要对流域中的自然要素进行科学表达,同时也需要对人类的活动特征进行描述。虚拟地理环境将自然要素与人文要素进行耦合研究,侧重于构建沉浸式的实验和认知环境,可以为数字... 详细信息

防洪是数字孪生流域的重要应用领域,数字孪生流域防洪应用不仅需要对流域中的自然要素进行科学表达,同时也需要对人类的活动特征进行描述。虚拟地理环境将自然要素与人文要素进行耦合研究,侧重于构建沉浸式的实验和认知环境,可以为数字孪生流域防洪中的人地关系建模以及洪水场景表达与风险认知提供新视角和新方法。本文首先介绍数字孪生流域的概念、发展现状以及虚拟地理环境的特征,然后基于虚拟地理环境提出数字孪生流域防洪应用技术框架,阐述了数字化流域场景构建、数字流域状态同步、洪水时空过程建模与实验、人地关系建模、洪水场景表达与风险认知等关键技术,最后对数字孪生流域中的沉浸式VR/AR应用、公众参与防洪等未来的发展进行了展望。

关键词：遥感虚拟地理环境数字孪生流域洪水灾害增强现实元宇宙

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航道碎冰条件下极地船舶冰压力分布特性

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中国舰船研究 2024年第2期19卷 53-61页

作者：黄家煜周利刘仁伟丁仕风江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212100 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

[目的]为研究船舶与碎冰作用过程中船体冰压力的分布情况,对航道碎冰条件下的极地船舶进行数值模拟分析。[方法]采用离散元法(DEM)对船舶与碎冰进行建模,假设碎冰是由理想的二维圆盘构成,并考虑海流对碎冰单元的浮力、拖曳力及附加质量... 详细信息

[目的]为研究船舶与碎冰作用过程中船体冰压力的分布情况,对航道碎冰条件下的极地船舶进行数值模拟分析。[方法]采用离散元法(DEM)对船舶与碎冰进行建模,假设碎冰是由理想的二维圆盘构成,并考虑海流对碎冰单元的浮力、拖曳力及附加质量的影响;利用MT Uikku号冰水池模型试验结果对数值模型进行验证,对比分析不同航速和冰况对船体区域冰压力的影响。[结果]结果显示,当船舶在航道碎冰中运动时,冰载荷主要集中在船首;船首区域的冰压力随冰厚、航速和碎冰密集度的增加而增大,其中冰厚是影响冰压力幅值最大的因素;碎冰区航行船舶的首部区域冰压力影响最大,船首过渡区冰压力影响显著。[结论]所提数值分析方法可为极地船舶安全航行和结构设计提供一定的参考。

关键词：极地船舶冰载荷碎冰冰压力离散元法

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一类变系数空间滞后的混合地理加权回归模型

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中国科学院大学学报（中英文） 2024年第3期41卷 345-356页

作者：唐志鹏吴颖熊世峰黄寰中国科学院地理科学与资源研究所区域可持续发展分析与模拟院重点实验室北京100101 中国科学院大学数学科学学院北京100049 中国科学院数学与系统科学研究院北京100190 成都理工大学商学院成都610059

为解决因变量空间滞后存在的局域性问题,对现有常系数空间滞后的混合地理加权回归模型作了具有更广泛形式的拓展,提出一类变系数空间滞后的混合地理加权回归(MGWR-VSLR)模型。MGWR-VSLR模型实现了空间相关性与空间异质性融合,涵盖了绝... 详细信息

为解决因变量空间滞后存在的局域性问题,对现有常系数空间滞后的混合地理加权回归模型作了具有更广泛形式的拓展,提出一类变系数空间滞后的混合地理加权回归(MGWR-VSLR)模型。MGWR-VSLR模型实现了空间相关性与空间异质性融合,涵盖了绝大多数地理加权回归的模型形式,基于重构参数化方法和似然比检验分别给出模型的系数估计方法与显著性检验以及选取变系数的判别检验。在蒙特卡罗模拟与实际应用中,MGWR-VSLR模型均表现出优异的因变量拟合与预测能力。MGWR-VSLR模型的提出为定量化研究空间效应问题设定适宜的模型形式提供了支撑依据。

关键词：空间异质性混合地理加权回归显著性检验变系数

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卫星遥感赋能旱情监测:进展与展望

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中国水利 2024年第11期 33-37页

作者：黄诗峰孙营伟中国水利水电科学研究院北京100038 水利部遥感技术应用中心北京100038 水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心北京100038

我国干旱灾害发生频繁,造成的损失严重。传统的干旱监测主要基于气象和水文数据,在监测面上的旱情时存在局限。基于新质生产力开展旱情监测迫在眉睫,也是新时期干旱灾害防御工作的重要着力点。近年来,随着卫星遥感技术快速发展,大范围... 详细信息

我国干旱灾害发生频繁,造成的损失严重。传统的干旱监测主要基于气象和水文数据,在监测面上的旱情时存在局限。基于新质生产力开展旱情监测迫在眉睫,也是新时期干旱灾害防御工作的重要着力点。近年来,随着卫星遥感技术快速发展,大范围、高精度、高频次、全天候对地观测能力基本形成,旱情遥感监测由早期的模型研究向业务化应用方向发展,多源遥感星地协同旱情监测、精细化旱情综合评估以及遥感、水文气象耦合的旱情预警是未来发展趋势。

关键词：遥感旱情监测新质生产力卫星进展

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带双腔反射器的X波段低磁场过模相对论返波管振荡器

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强激光与粒子束 2024年第3期36卷 59-64页

作者：左靖凡李士锋吴洋黄华孙利民宋法伦中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院研究生院四川绵阳621900

提出了一种X波段过模低磁场高效率相对论返波管振荡器(RBWO),其主要结构包括一个双谐振腔反射器、一个周期性慢波结构和一个插入式同轴内导体模式选择器。该RBWO采用了过模结构,较大的过模比带来了更高的功率容量。慢波结构分为空心与... 详细信息

提出了一种X波段过模低磁场高效率相对论返波管振荡器(RBWO),其主要结构包括一个双谐振腔反射器、一个周期性慢波结构和一个插入式同轴内导体模式选择器。该RBWO采用了过模结构,较大的过模比带来了更高的功率容量。慢波结构分为空心与同轴两部分,插入同轴避免了高阶模式的竞争,使两段慢波结构分别工作在TM_(02)和同轴TM_(01)模式下。同时,插入同轴还起着模式转换的功能,将TM_(02)转化为TM_(01),最终在输出波导中输出纯TM_(01)模式。双谐振腔反射器使慢波结构在过模条件下与二极管区域能够实现良好隔离,同时为电子束提供足够的预调制,实现在低磁场下较高的微波转化效率。利用粒子模拟仿真对器件进行优化设计,在二极管电压850 kV、束流11.74 kA、引导磁场0.63 T的条件下,获得了3.5 GW的微波输出功率,微波中心频率为9.46 GHz,转换效率约为35%。

关键词：高功率微波相对论返波管振荡器过模谐振腔反射器模式选择

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不同海拔下国Ⅵ重型柴油车实际道路NO_(x)排放特性

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环境工程技术学报 2024年第2期14卷 355-361页

作者：吉江林郑永明李世峰黄从魁刘典云何超中汽研汽车检验中心(昆明)有限公司西南林业大学机械与交通学院云南省高校高原山区机动车环保与安全重点实验室

为了解不同海拔下国Ⅵ重型柴油车的NO_(x)排放特性,利用便携式排放测试系统(PEMS)在4个不同海拔城市(襄阳、昆明、丽江和香格里拉)对国Ⅵ重型柴油车进行实际道路排放测试。结果表明:随着海拔高度的升高,NO_(x)排放呈现增加趋势,高海拔... 详细信息

为了解不同海拔下国Ⅵ重型柴油车的NO_(x)排放特性,利用便携式排放测试系统(PEMS)在4个不同海拔城市(襄阳、昆明、丽江和香格里拉)对国Ⅵ重型柴油车进行实际道路排放测试。结果表明:随着海拔高度的升高,NO_(x)排放呈现增加趋势,高海拔下的平均NO_(x)排放速率是平原的4.65~20.58倍,NO_(x)综合排放因子是平原的2.80~13.75倍;不同载荷条件下香格里拉的NO_(x)综合排放因子是襄阳、昆明和丽江的1.27~13.75倍;市区路的NO_(x)排放因子是市郊路和高速路的1.05~6.49倍,且香格里拉市区路的排放因子超过400 mg/km;在Bin 11~Bin 14和Bin 21~Bin 28区间,随着机动车比功率(VSP)的升高,NO_(x)排放速率表现出先增大后减小的趋势;不同海拔下车辆从市区路到市郊路、市郊路到高速路行驶时,NO_(x)瞬时排放速率出现峰值;NO_(x)高排放区域集中在高转速、高扭矩区间;海拔与平均NO_(x)排放因子的决定系数为0.86,表现出较强的正相关关系。

关键词：海拔 NO_(x)排放因子国Ⅵ重型柴油车实际道路排放

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