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Large Eddy Simulation of Vertical Structure and Size Density of Deep Layer Clouds

Advances in Atmospheric Sciences 2024年第8期41卷 1629-1642,1668-1670页

作者： Bangjun CAO xianyu yang Jun WEN Qin HU Ziyuan ZHU School of Atmospheric Sciences Chengdu University of Information TechnologyChengdu 610225China Institute for Geophysics and Meteorology University of CologneCologne 50923Germany

In a convective scheme featuring a discretized cloud size density, the assumed lateral mixing rate is inversely proportional to the exponential coefficient of plume size. This follows a typical assumption of-1, but it has unveiled inherent uncertainties, especially for deep layer clouds. Addressing this knowledge gap, we conducted comprehensive large eddy simulations and comparative analyses focused on terrestrial regions. Our investigation revealed that cloud formation adheres to the tenets of Bernoulli trials, illustrating power-law scaling that remains consistent regardless of the inherent deep layer cloud attributes existing between cloud size and the number of clouds. This scaling paradigm encompasses liquid, ice, and mixed phases in deep layer clouds. The exponent characterizing the interplay between cloud scale and number in the deep layer cloud, specifically for liquid, ice, or mixed-phase clouds, resembles that of shallow convection,but converges closely to zero. This convergence signifies a propensity for diminished cloud numbers and sizes within deep layer clouds. Notably, the infusion of abundant moisture and the release of latent heat by condensation within the lower atmospheric strata make substantial contributions. However, this role in ice phase formation is limited. The emergence of liquid and ice phases in deep layer clouds is facilitated by the latent heat and influenced by the wind shear inherent in the middle levels. These interrelationships hold potential applications in formulating parameterizations and post-processing model outcomes.

关键词： deep layer cloud cloud spatial structure cloud size density large eddy simulation

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2016年冬季四川盆地一次重度灰霾事件形成机制研究

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高原气象 2024年第3期43卷 775-789页

作者：任鑫冰杨显玉文军王式功成都信息工程大学大气科学学院/高原大气与环境四川省重点实验室四川成都610225 成都平原城市气象与环境四川省野外科学观测研究站四川成都610225 中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

深入理解重度灰霾污染事件的形成和演化机制对于区域尺度空气质量的管控以及霾污染防治政策的制定具有重要的意义。本文应用中尺度气象模式WRF和区域空气质量模型CMAQ,结合实际观测数据,研究了2016年12月23日至2017年1月7日发生在四川... 详细信息

深入理解重度灰霾污染事件的形成和演化机制对于区域尺度空气质量的管控以及霾污染防治政策的制定具有重要的意义。本文应用中尺度气象模式WRF和区域空气质量模型CMAQ,结合实际观测数据,研究了2016年12月23日至2017年1月7日发生在四川盆地成都地区的一次重度灰霾事件。主要分析了在此污染期间气象要素场的时间变化,PM_(2.5)浓度和通风系数的时空变化,量化了各个物理化学过程对PM_(2.5)的相对贡献以及污染源区的分布,以研究此次重污染霾事件的形成和演化机制。研究表明:(1)霾事件期间低温和低风速的环境条件为污染物的积累创造了有利条件。(2)盆地北侧的偏北气流和南侧的偏西南气流以及较低的通风系数(大气的湍流扩散能力弱)是污染物积累的主要原因,成都地区PM_(2.5)浓度在东北气流的作用下达到峰值。污染物的消散主要是因为偏北气流的加强和较高的通风系数(大气的湍流扩散能力强)。(3)此次霾事件中气溶胶过程和排放源的正贡献加强,PM_(2.5)的增加主要在夜间(平流过程和扩散过程的负贡献减弱)且增加幅度更大,使得PM_(2.5)总体上逐渐增加。(4)PSCF和CWT分析表明,在此次霾事件期间,致使成都地区PM_(2.5)浓度升高的主要气流为其东北方向和西南方向的气流,潜在的污染源区在总体上呈东北-西南向的分布状态。

关键词：霾事件 CMAQ PM_(2.5) 成都四川盆地

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环境不确定性对企业创新投资的影响研究

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中国物价 2024年第3期 33-37页

作者：杨先宇杨小军南京邮电大学经济学院

基于2007-2023年沪深A股上市公司面板数据,本文实证检验了环境不确定性对企业创新投资的影响与作用机制。研究发现,环境不确定性通过增大企业面临的融资约束来抑制创新投资。文章进一步分析认为,在市场化水平高的地区,环境不确定性对企... 详细信息

基于2007-2023年沪深A股上市公司面板数据,本文实证检验了环境不确定性对企业创新投资的影响与作用机制。研究发现,环境不确定性通过增大企业面临的融资约束来抑制创新投资。文章进一步分析认为,在市场化水平高的地区,环境不确定性对企业的抑制作用会减弱。该结论对于当前中国推行的创新驱动发展战略具有重要的启示意义。

关键词：创新投资环境不确定性市场化水平融资约束

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基于机器学习的钻井液流变参数智能识别方法

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煤田地质与勘探 2024年第5期52卷 183-192页

作者：刘长晔杨现禹蔡记华王韧王建龙代凡斐郭万阳蒋国盛冯洋中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 中国石油集团工程技术研究院有限公司北京102206

钻井液流变性是钻井液流动和变形的特性,对于携带与悬浮岩屑、提高钻进速度至关重要,准确掌握钻井液流变参数是保证井眼清洁与高效钻进的前提。提出一种基于卷积神经网络(Convolu-tionalNeuralNetwork,CNN)的钻井液流变参数智能识别方法... 详细信息

钻井液流变性是钻井液流动和变形的特性,对于携带与悬浮岩屑、提高钻进速度至关重要,准确掌握钻井液流变参数是保证井眼清洁与高效钻进的前提。提出一种基于卷积神经网络(Convolu-tionalNeuralNetwork,CNN)的钻井液流变参数智能识别方法,通过磁力搅拌产生稳定的钻井液流动图像,利用多种数据增强方法增加图像数量并建立数据库,增强模型的鲁棒性和泛化能力。优化AlexNet卷积神经网络算法,构建钻井液流变参数识别模型。将数据库划分为训练集:验证集:测试集=7:2:1,对训练集进行迭代训练并通过验证集调整参数获得最佳拟合模型。此外,运用混淆矩阵、卷积核可视化技术和类激活技术(Gradient-weighted Class Activation Mapping,Grad-CAM)对模型进行多方位评估。结果表明:(1)钻井液流变参数识别模型对钻井液塑性黏度测试的宏精确率为95.2%,宏召回率为94.7%,宏F1值为0.95。(2)对钻井液表观黏度测试的宏精确率为91.6%,宏召回率为91.5%,宏F1值为0.90。(3)利用卷积核可视化技术和Grad-CAM对特征提取进行可视化处理,发现钻井液波纹形状和大小会影响模型流变参数识别准确度。(4)室内测试结果表明,该模型的测试误差为±2 mPa·s,在设计允许范围以内,具有较高的识别精确度和稳定性。所提出的钻井液流变参数实时智能识别方法可为安全、快速和准确地进行钻井液流变性测试提供智能化技术思路。

关键词：钻井液流变参数机器学习卷积神经网络智能识别

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钻井液漏斗黏度和密度自动检测仪的研制与应用

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煤田地质与勘探 2024年第3期52卷 176-183页

作者：谢辉郑立群刘福林梁梦佳刘璇蔡记华杨现禹侯继武武汉誉城千里建工有限公司湖北武汉430051 中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074

近年来,国内外对钻井液性能自动检测技术的研究取得了长足进步。针对现有钻井液自动检测仪器成本高、结构复杂和工作环境受限等问题,研制了钻井液漏斗黏度和密度自动在线检测仪。使用可编程逻辑控制器、物联网模组、压力传感器、超声传... 详细信息

近年来,国内外对钻井液性能自动检测技术的研究取得了长足进步。针对现有钻井液自动检测仪器成本高、结构复杂和工作环境受限等问题,研制了钻井液漏斗黏度和密度自动在线检测仪。使用可编程逻辑控制器、物联网模组、压力传感器、超声传感器、蠕动泥浆泵、电动球阀和隔膜泵等,搭建取浆模块、检测模块、清洗模块和控制模块,实现了对钻井液漏斗黏度和密度的自动检测、移动端设备数据查看和操作等功能。采用传感器数据融合和滤波算法等方法提高仪器精度和稳定性,对不同钻井液体系性能测试验证,漏斗黏度误差控制在±1 s,密度误差控制在±0.01 g/cm^(3),且可连续地对钻井液性能进行自动测试。室内测试和现场试验结果表明,该仪器具有操作方便、测试结果准确、可重复性高、人为测量误差小和节约人工等优点,能满足实际钻井施工过程中对钻井液性能检测的要求,具有较强的普适性和广泛的应用前景。

关键词：钻井液自动检测漏斗黏度密度

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农林院校动物生物化学实验教学改革与实践——以浙江农林大学为例

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生命的化学 2024年第3期44卷 534-540页

作者：宋丹吴艳萍杨仙玉浙江农林大学动物科技学院、动物医学院杭州311300

动物生物化学实验是我国农林院校动物科学和动物医学等专业的基础必修课。该课程的开设旨在巩固理论知识,使学生掌握动物生物化学实验相关原理、操作方法,锻炼和提高学生实验操作能力和科学研究的能力,并在这个过程中树立和践行社会主... 详细信息

动物生物化学实验是我国农林院校动物科学和动物医学等专业的基础必修课。该课程的开设旨在巩固理论知识,使学生掌握动物生物化学实验相关原理、操作方法,锻炼和提高学生实验操作能力和科学研究的能力,并在这个过程中树立和践行社会主义核心价值观,为学生今后更深层次的学习和胜任相关社会工作奠定坚实的基础。鉴于我校该课程教学过程中存在的问题,教学团队从课程思政要素挖掘、教学资源建设、实验内容凝练、线上线下混合式教学方法的实施以及对学生学习全过程进行综合评价等方面,对动物生物化学实验教学进行了改革实践,取得良好效果,以期为其他农林院校同仁提供参考。

关键词：农林院校动物生物化学实验教学改革

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不同品种薄壳山核桃苗光合荧光特性比较分析

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北方园艺 2024年第10期 32-38页

作者：杨先裕潘永柱范芳娟吴连海华金渭蒋燕锋丽水市农林科学研究院浙江丽水323000 丽水市林业技术推广总站浙江丽水323000 丽水职业技术学院浙江丽水323000

以浙西南地区7个薄壳山核桃品种‘Schley’‘Barton’‘Excell’‘Eliott’‘Disirable’‘Mohawk’‘Caddo’为试材,采用乙醇浸提-分光光度法、LI-6400XT OPEN6.2便携式光合测定系统、PAM-2100便携式调制叶绿素荧光仪,测定了不同品种... 详细信息

以浙西南地区7个薄壳山核桃品种‘Schley’‘Barton’‘Excell’‘Eliott’‘Disirable’‘Mohawk’‘Caddo’为试材,采用乙醇浸提-分光光度法、LI-6400XT OPEN6.2便携式光合测定系统、PAM-2100便携式调制叶绿素荧光仪,测定了不同品种薄壳山核桃苗生长指标、色素含量、光合生理和叶绿素荧光特性,以期为薄壳山核桃良种选育和应用推广提供参考依据。结果表明:7个薄壳山核桃品种间生长指标和叶片色素含量差异显著,其中‘Excell’‘Eliott’的苗高、地径、新梢长度均显著大于其他品种,‘Excell’的Chl a、Chl b、Chl和Car含量显著高于其他品种,‘Caddo’的各色素含量均最低。在光合生理和叶绿素荧光特性上,‘Excell’‘Eliott’的A_(max)和Φ_(PSⅡ)显著高于其他品种。基于主成分分析法建立不同品种薄壳山核桃苗光合荧光特性综合评价模型,对这7个品种薄壳山核桃苗光合荧光特性进行综合评价,其综合评价得分为‘Excell’>‘Eliott’>‘Barton’>‘Disirable’>‘Caddo’>‘Schley’>‘Mohawk’,即‘Excell’的光合能力最强,生长适应性也相对更好。

关键词：薄壳山核桃生长指标色素含量光合生理叶绿素荧光

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The Characteristics and Controlling Factors of Water and Heat Exchanges over the Alpine Wetland in the East of the Qinghai–Tibet Plateau

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Advances in Atmospheric Sciences 2023年第2期40卷 201-210页

作者： Jinlei CHEN Yuan YUAN xianyu yang Zuoliang WANG Shichang KANG Jun WEN State Key Laboratory of Cryosphere Sciences Northwest Institute of Eco-Environment and ResourcesChinese Academy of SciencesLanzhou 730000China Plateau Atmosphere and Environment Key Laboratory of Sichuan Province Chengdu University of Information TechnologyChengdu 610225China Key Laboratory of Land Surface Processes and Climate Change Northwest Institute of Eco-Environment and ResourcesChinese Academy of SciencesLanzhou 730000China College of Atmospheric Science Lanzhou UniversityLanzhou 730000China

Alpine wetland is one of the typical underlying surfaces on the Qinghai–Tibet *** plays a crucial role in runoff *** on the mechanisms of water and heat exchanges are necessary to understand the land surface processes over the alpine *** study explores the characteristics of hydro-meteorological factors with in situ observations and uses the Community Land Model 5 to identify the main factors controlling water and heat *** heat flux and thermal roughness length were found to be greater in the warm season(June–August)than in the cold season(December–February),with a frozen depth of 20–40 cm over the alpine *** transfers of heat fluxes were mainly controlled by longwave radiation and air temperature and affected by root *** pressure and stomatal conductance were also important to latent heat flux,and soil solid water content was important to sensible heat *** temperature was dominated by longwave radiation and air temperature,with crucial surface parameters of initial soil liquid water content and total water *** atmospheric control factors transitioned to precipitation and air temperature for soil moisture,especially at the shallow layer(5 cm).Meanwhile,the more influential surface parameters were root distribution and stomatal conductance in the warm season and initial soil liquid water content and total water content in the cold *** work contributes to the research on the land surface processes over the alpine wetland and is helpful to wetland protection.

关键词： alpine wetland Qinghai-Tibet Plateau land surface processes atmospheric factor surface parameter

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纳米流体地热循环换热实验研究

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地质科技通报 2024年第3期43卷 48-58页

作者：代钊恺杨现禹解经宇张健侯继武刘梦娟蔡记华中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 中铁四院集团西南勘察设计有限公司昆明650200

提升换热介质的换热性能是高效开采地热资源的有效手段之一。添加纳米级金属氧化物可有效提升流体的换热能力,而纳米颗粒种类、质量分数、粒径、分散剂质量分数等物性参数以及流速对纳米流体换热性能具有重要影响。采用球形纳米CuO和Al_... 详细信息

提升换热介质的换热性能是高效开采地热资源的有效手段之一。添加纳米级金属氧化物可有效提升流体的换热能力,而纳米颗粒种类、质量分数、粒径、分散剂质量分数等物性参数以及流速对纳米流体换热性能具有重要影响。采用球形纳米CuO和Al_(2)O_(3)(粒径20~50 nm)作为换热介质,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为分散剂配制纳米流体,利用自主搭建的纳米流体基础换热实验装置进行室内换热实验,优选纳米流体参数。此外,通过自主搭建循环流动换热实验装置,以湖北英山某水热型地热井中地热水作为热源,讨论了在现场实际热源边界条件下,流速对纳米流体和去离子水的换热性能影响规律。结果表明:(1)CuO纳米流体换热性能优于Al_(2)O_(3)纳米流体;(2)纳米流体的换热性能与纳米颗粒质量分数呈负相关关系,CuO质量分数为1%时纳米流体升温效率最高,在150 s内温度可由25℃上升到79.2℃,同时间内比去离子水高4.1℃,同时,随着纳米颗粒质量分数的增加,纳米流体与热源界面的润湿性减小;(3)纳米流体换热性能随着纳米颗粒粒径增加呈现先增加后减小的趋势,在纳米颗粒粒径为40 nm时纳米流体换热性能最佳;(4)纳米流体的换热性能与分散剂质量分数呈负相关关系,当分散剂质量分数为1%时换热性能最佳;(5)层流状态下纳米流体的换热性能与流速呈负相关关系;在湍流状态下纳米颗粒运动状态逐渐剧烈,有利于纳米流体传热。研究成果可为纳米流体应用于地热换热从而提升地热系统的换热效率提供依据,并为纳米流体参数以及流速参数的选择提供理论依据。

关键词：地热纳米流体循环换热纳米颗粒分散剂换热介质纳米CuO 纳米Al_(2)O_(3)

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Factors Influencing Diurnal Variations of Cloud and Precipitation in the Yushu Area of the Tibetan Plateau

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Journal of Meteorological Research 2022年第2期36卷 311-325页

作者： Bangjun CAO Shihua LYU Yu ZHANG xianyu yang Boliang LI Liang YUAN Meilin LI Plateau Atmosphere and Environment Key Laboratory of Sichuan Province School of Atmospheric SciencesChengdu University of Information TechnologyChengdu 610225

Using the cloud radar,ground observations,and ECMWF Reanalysis v5(ERA5)data,we investigate the factors influencing nighttime precipitation during summer in the Yushu area of the Tibetan Plateau(TP).The cloud top height(CTH),cloud base height(CBH),and liquid water content(LWC)are compared between non-precipitation and precipitation *** results show that the average CTH on precipitation days in Yushu is below 10 km above ground level(AGL)in the daytime,whereas it exceeds 10 km AGL at night,with the maximum at 2300 BT(Beijing Time).The CBH is in-phase with the dewpoint *** precipitation intensity and CTH are in-phase with the *** hourly averaged precipitation intensity and convective available potential energy in ERA5 reach their maximums at2100 BT,which is 3 h ahead of their observed *** is descending motion in the mid day on non-precipitation days,whereas there is ascending motion at night on precipitation *** addition,the horizontal wind direction in the lower level(below 5000 m)shows clockwise rotation from morning to *** shear occurs in the mid level of the atmosphere,accompanied by a subtropical westerly jet in the upper *** difference in horizontal wind speed between 200 and 500 hPa is positively related to the LWC,thereby contributing to the formation of upper-level cloud.

关键词： diurnal variation cloud precipitation Tibetan Plateau

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