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中国生态地理区划更新和优化

地理学报 2024年第1期79卷 3-16页

作者：王芳李炳元田思雨郑度葛全胜中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地表层格局与过程重点实验室北京100101

随着全球气候的持续增暖,中国的气候带和生态地理区域呈现出一定程度的变化。本文在已有生态地理区划方法的基础上,利用1991—2020年641个气象台站气候数据,以及高精度的生态地理要素资料,对中国生态地理区域进行了优化,更新了中国生态... 详细信息

随着全球气候的持续增暖,中国的气候带和生态地理区域呈现出一定程度的变化。本文在已有生态地理区划方法的基础上,利用1991—2020年641个气象台站气候数据,以及高精度的生态地理要素资料,对中国生态地理区域进行了优化,更新了中国生态地理区域图(2023版),将制图比例尺提高至1∶400万。研究结果将中国划分为11个温度带、22个干湿区、50个自然区。与2007版的生态地理区划结果相比,1991—2020年中国生态地理区域的总体格局虽没发生明显变化,但是局部地区的温度带界线、干湿区界线、生态地理区(自然区)界线已经发生了不同程度的变化。首先,温度带的界线变化在东部较明显,特别是长江中下游地区北亚热带和中亚热带之间温度带界线北移较明显;其次,干湿区的界线出现了变动,在第二级地形阶梯的北部半干旱与干旱区的界线有稍微西移,青藏高原上半干旱与半湿润区之间的界线则稍有东南移,都反映半干旱区范围稍有扩大;最后,自然区的界线变化在局地差异较大。本文深化了1991—2020年气候变化和生态地理资料更新对生态地理区域边界变化认识,为指导不同区域生态保护修复工作提供宏观的区域框架。

关键词：气候变化生态地理区划界线变化中国

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工程导向固体超滑(超低摩擦)研究进展

摩擦学学报 2023年第1期43卷 3-17页

作者：张斌吉利鲁志斌李红轩张俊彦中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室&中国科学院材料磨损与防护重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049

实现“零”摩擦磨损是润滑的终极目标,是保障机械系统高精度、高可靠、长寿命稳定运行和促进节能减排的关键之一.超滑,工程上称之为“超低摩擦”,从理论模拟计算开始,人们对超滑的认识和理解日益加深,但工程导向的固体超滑实现是极具挑... 详细信息

实现“零”摩擦磨损是润滑的终极目标,是保障机械系统高精度、高可靠、长寿命稳定运行和促进节能减排的关键之一.超滑,工程上称之为“超低摩擦”,从理论模拟计算开始,人们对超滑的认识和理解日益加深,但工程导向的固体超滑实现是极具挑战的技术问题.目前能够实现工程尺度固体超滑的材料候选者主要有有序二维材料和碳薄膜.本文作者从原理、试验到工程应用分别综述了这些材料的研究发展现状,并总结了工程导向超滑存在的问题,并对其未来的发展方向做出展望.

关键词：超低摩擦超滑石墨烯二硫化钼碳薄膜第一性原理

3.66μm激光外差光谱仪设计与水汽柱浓度反演

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红外与毫米波学报 2020年第5期39卷 610-618页

作者：黄俊黄印博卢兴吉曹振松谈图刘丹丹中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学研究生院科学岛分院安徽合肥230026

激光外差光谱测量技术具有光谱分辨率高、探测灵敏度高、成本低等特点,近年来在温室气体探测、激光大气传输等领域得到了广泛的应用。以3.66μm分布反馈式带间级联激光器作为本振光源搭建了一套高分辨率激光外差太阳光谱测量装置,实现... 详细信息

激光外差光谱测量技术具有光谱分辨率高、探测灵敏度高、成本低等特点,近年来在温室气体探测、激光大气传输等领域得到了广泛的应用。以3.66μm分布反馈式带间级联激光器作为本振光源搭建了一套高分辨率激光外差太阳光谱测量装置,实现了水汽吸收光谱的实时测量,并利用最优估算法对整层大气中的水汽柱浓度进行了反演,得到合肥地区2019年5月22日和23日的水汽柱浓度。反演结果与同步进行观测的傅里叶变换光谱仪EM27/SUN测量结果变化趋势一致,相关性优于0.8,偏差小于15%。研究结果表明,搭建的激光外差光谱测量装置能够实现大气中水汽吸收光谱的实时测量以及水汽柱浓度的精确反演,同时为后续的水汽浓度廓线测量与研究奠定了基础。

关键词：激光外差太阳光谱最优估算法水汽柱浓度

中国潜在造林地及其气候生产潜力空间分布估算

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地理学报 2023年第3期78卷 677-693页

作者：徐进勇中国科学院空天信息创新研究院北京100101

本文基于2020年GLC_FCS30和GlobeLand30两种30 m高空间分辨率土地利用/土地覆盖遥感分类产品,并结合地形与微气候、交通、林线、生态地理分区,以及Miami气候生产潜力变化等时空大数据,以草地和坡度大于25°耕地为潜在土地来源,使用Liebi... 详细信息

本文基于2020年GLC_FCS30和GlobeLand30两种30 m高空间分辨率土地利用/土地覆盖遥感分类产品,并结合地形与微气候、交通、林线、生态地理分区,以及Miami气候生产潜力变化等时空大数据,以草地和坡度大于25°耕地为潜在土地来源,使用Liebig“最小因子定律”估算了中国潜在造林地的面积和质量等级,形成了30 m分辨率中国潜在造林地空间分布数据,并分析了潜在造林地的空间分布特征。结果表明,中国缺少质量等级相对较高的潜在造林地,随着质量等级的降低,潜在造林地的面积越多。潜在造林地中适于造林的优先造林地面积66.61万km^(2),其Miami多年平均气候生产潜力总值为6.30亿t,假如优先造林地全部被开发用来植树造林,则全国森林覆盖率约增加6.94%,森林气候生产潜力增加25.00%。华北地区潜在优先造林地面积最多,且2/3分布在内蒙古。西南地区潜在优先造林地面积与华北接近,但其气候生产潜力全国占比最高,是华北地区的1.59倍。潜在优先造林地中,新造林地和重新造林地面积占比分别为59.56%和40.44%,但气候生产潜力占比分别为47.94%和52.06%,将来的植树造林建设中,不仅要积极布局新造林地,同时要加强气候条件较好地区的森林恢复建设。研究得出的30 m分辨率潜在造林地空间分布能够为全国范围碳汇造林规划提供重要参考依据。

关键词：中国潜在造林地 Miami模型最小因子定律

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区域环境功能管控区划方法及应用

地理学报 2021年第3期76卷 663-679页

作者：陈妤凡徐勇中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院区域可持续发展分析与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

以生产、生活污染源为对象进行环境空间管控是新时期区域环境保护治理和国土精细化管治的新路径。本文在明确区域环境功能管控区划的概念、目的和原则的基础上,科学识别污染物与污染源空间,提出管控单元和分级管控区的空间结构模式,建... 详细信息

以生产、生活污染源为对象进行环境空间管控是新时期区域环境保护治理和国土精细化管治的新路径。本文在明确区域环境功能管控区划的概念、目的和原则的基础上,科学识别污染物与污染源空间,提出管控单元和分级管控区的空间结构模式,建立环境污染物的单项评价指标算法和综合集成模型,形成区域环境功能管控区划技术方法,并在浙江省嵊州市进行县级尺度的实证应用研究。研究表明,嵊州市共有垃圾填埋场、污水处理厂、高污染型工业场所、畜禽养殖场、居民居住场所等18个管控单元类型,按集成特征值高低及污染排放特征可归类至Ⅴ级、Ⅳ级、Ⅲ级、Ⅱ级、Ⅰ级和〇级管控区。Ⅴ级和Ⅳ级管控区以工矿业生产空间为主,污染排放量大,对水体、大气和土壤等影响程度高,存在危害性,是源头管控的重点。Ⅲ级管控区覆盖生活空间,污染排放中等,影响大气和水体,可控性相对较弱。Ⅱ级管控区有少量的农业固废和废水排放,存在面源污染风险。Ⅰ级和〇级管控区内部无环境污染源,强调生态保护的重要程度。其中,〇级管控区是生态保护红线范围,实施最严格的环境保护制度,要求"零排放,零污染"。区域环境功能管控区划方法具有可操作性,可为地方开展中长期环境保护与发展规划提供新的方法。

关键词：区域环境功能管控单元分级管控区污染源空间嵊州市

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黑土粮仓全域定制模式的理论基础与技术路径

地理学报 2022年第7期77卷 1634-1649页

作者：廖晓勇姚启星万小铭王介勇李泽红中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院大学北京100049

东北黑土地是中国粮食生产的“压舱石”。不合理开发利用导致部分地区黑土地退化严重,影响局部区域粮食生产和经济社会发展。在全球范围内粮食供需矛盾加剧的背景下,亟需着眼于区域可持续发展战略全局,寻求系统性、科学性和经济性的解... 详细信息

东北黑土地是中国粮食生产的“压舱石”。不合理开发利用导致部分地区黑土地退化严重,影响局部区域粮食生产和经济社会发展。在全球范围内粮食供需矛盾加剧的背景下,亟需着眼于区域可持续发展战略全局,寻求系统性、科学性和经济性的解决方案。黑土粮仓全域定制模式以地理学综合思想为指导,系统诊断黑土地退化的关键问题与主导因素,构建多尺度联动、多要素耦合、多技术协同的黑土地保护共性与个性相结合的解决方案。该模式依托“星—空—地—网”立体监测系统,结合大数据与人工智能驱动的全域定制平台,构建3个不同尺度策略:(1)市域尺度实施“分区施策”,制定服务于黑土保护的农业资源优化配置方案和全域农业区划方案等;(2)村域尺度实施“依村定策”,制定不同类型村庄的黑土地保护利用模式;(3)地块尺度实施“一地一策”,提供黑土保护与种植管理等土壤修复和产量提升精准策略。在齐齐哈尔市开展“市域—村域—地块”多尺度的方案验证与集成示范,以破解黑土地保护与利用难题,形成可复制可推广的系统解决方案,为中国和全球黑土地农业的可持续发展提供示范样板。

关键词：黑土粮仓全域定制模式平台保护性耕作

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空间引力波望远镜主镜组件的结构设计

红外与激光工程 2018年第8期47卷 223-229页

作者：李钰鹏王智沙巍吴清文赵亚中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

针对空间引力波望远镜皮米量级的极高光程稳定性需求,对系统中主镜组件进行了优化设计。采用微晶玻璃(Zerodur)作为反射镜材料,支撑结构材料为铟钢(4J36)。首先,通过对反射镜参数的优化,使其在保证面形精度的同时镜体轻量化率达到了72%... 详细信息

针对空间引力波望远镜皮米量级的极高光程稳定性需求,对系统中主镜组件进行了优化设计。采用微晶玻璃(Zerodur)作为反射镜材料,支撑结构材料为铟钢(4J36)。首先,通过对反射镜参数的优化,使其在保证面形精度的同时镜体轻量化率达到了72%。然后,设计了一种双轴联杆型bipod柔性反射镜支撑结构,并采用了侧面三点支撑的形式。以保证有效的支撑刚度及卸载效果为目的,建立了柔性铰链的数学模型,并基于Matlab对其尺寸参数进行了优化。最后,对优化设计后主镜组件进行了模态分析及振动试验,并完成了在轨分析与波前质量计算。结果显示,主镜组件的一阶固有频率为373 Hz,与试验结果的相对误差为3.5%;在轨环境下主镜面形精度达到8.9 nm(RMS);波前精度为λ/5(λ=1 064 nm)。表明该反射镜组件满足设计指标要求。

关键词：引力波望远镜主镜组件优化波前

HTS熔盐高温试验回路电磁感应加热的球床内热源数值分析与验证

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核技术 2022年第5期45卷 97-106页

作者：王善武周翀王纳秀邹杨蔡创雄朱海华中国科学院上海应用物理研究所上海201800 中国科学院大学北京100049

HTS(Heat Transfer Salt)熔盐高温试验回路中球床传热实验装置旨在研究熔盐与燃料球的传热特性,其中的石墨球床区域采用中频感应加热提供内部热源,模拟燃料球在堆芯内的释热。为了得到更好的加热效果, 采用有限元方法对实验装置的电磁... 详细信息

HTS(Heat Transfer Salt)熔盐高温试验回路中球床传热实验装置旨在研究熔盐与燃料球的传热特性,其中的石墨球床区域采用中频感应加热提供内部热源,模拟燃料球在堆芯内的释热。为了得到更好的加热效果, 采用有限元方法对实验装置的电磁感应加热进行了数值模拟,通过分析实验装置不同石墨球数量和线圈参数情况下涡流功率的分布,得到不同设计参数对电磁感应加热性能的影响规律,并与实验结果进行了对比。模拟结果表明,线圈边缘附近的石墨球涡流功率明显偏小,加热器感应线圈导线截面积为 40 mm2、绕制匝数为 31 匝时加热效果可以满足实验需求,当前实验金属密封结构与线圈的距离较近容易产生涡流功率,造成功率损失。与实验数据对比分析表明,在考虑实验中装置漏热的情况下,数值模拟能够较好地预测实验工况内的结果,并对当前实验装置的优化提出了意见。研究结果为使用电磁感应加热相关的实验研究提供了设计参考。

关键词：感应加热有限元球床内热源对流传热实验

非等声速信道下的循环神经网络机动目标跟踪模型

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声学学报 2021年第6期46卷 1013-1027页

作者：李悦马晓川刘宇王磊李璇魏润宇中国科学院声学研究所北京100190 中国科学院水下航行器信息技术重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

针对水下非等声速信道声线弯曲导致传统滤波跟踪轨迹偏差的问题,提出一种循环神经网络的目标跟踪模型。该模型在缺乏声速剖面信息的情况下,通过数据驱动迭代训练,学习输入观测值与输出状态值之间的映射关系,实现目标位置和瞬态特征变化... 详细信息

针对水下非等声速信道声线弯曲导致传统滤波跟踪轨迹偏差的问题,提出一种循环神经网络的目标跟踪模型。该模型在缺乏声速剖面信息的情况下,通过数据驱动迭代训练,学习输入观测值与输出状态值之间的映射关系,实现目标位置和瞬态特征变化的精确获知。蒙特卡洛仿真实验结果表明,本文模型在非等声速信道下复杂机动场景中相较传统单模型滤波算法以及交互式多模型算法,水平距离跟踪精度分别提升4.06%,1.57%,深度估计精度分别提升0.87%,0.85%。本文模型相较于传统滤波方法具有更高的跟踪精度,并且能够在失配声速分布信道下进行迁移学习,提升模型在失配声场环境下的泛化性。

关键词：交互式多模型算法循环神经网络失配声速分布蒙特卡洛仿真迁移学习数据驱动轨迹偏差