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基于遥感影像的火星尘暴时空概率分析与预报——以“天问一号”任务为例

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科学通报 2025年第1期 107-120页

作者：杨茜李勃田园温埔正张江曲少杰戎昭金山东大学空间科学与物理学院山东省光学天文与日地空间环境重点实验室北京空间飞行器总体设计部中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院地球与行星物理重点实验室

尘暴是火星表面沙尘颗粒在剧烈的大气运动下形成的扬尘现象,局部尘暴可持续几个火星日(sols),大型甚至全球性尘暴可持续长达几个月.火星尘暴事件严重威胁探测器着陆过程的安全性,并可能加剧火星车太阳能帆板表面的沙尘沉积进而导致火星... 详细信息

尘暴是火星表面沙尘颗粒在剧烈的大气运动下形成的扬尘现象,局部尘暴可持续几个火星日(sols),大型甚至全球性尘暴可持续长达几个月.火星尘暴事件严重威胁探测器着陆过程的安全性,并可能加剧火星车太阳能帆板表面的沙尘沉积进而导致火星车供电不足.为保障火星探测任务着陆过程的安全,应开展火星尘暴事件的时空概率分析并对着陆前的尘暴事件进行预报.本文以中国首次火星探测任务“天问一号”为例,开展了:(1)基于长时间序列(MY24～28)火星遥感影像(MDGMs)来提取尘暴对象和尘暴序列,建立乌托邦平原(Utopia Planitia)研究区的尘暴时空数据库;(2)计算研究区中尘暴出现的时空概率,并对“天问一号”任务的着陆时间、地点以及“祝融号”火星车工作和休眠期内的尘暴活动进行分析评价;(3)完成“天问一号”主选和备选着陆圆的原生尘暴划分和尘暴序列的特征提取,并实现了“天问一号”任务着陆前的尘暴预报分析.未来应当结合大气环流模型模拟和计算的大气物理等参数(温度、压强、光学深度、风速和风向等)来综合研究尘暴等大气活动的机理和影响因子,以提高尘暴分析和预报的准确性以及实时性.

关键词：火星尘暴乌托邦平原天问一号时空概率尘暴预报

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汞示踪古新世—始新世极热事件火山沉积记录研究进展

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沉积学报 2025年

作者：杨晨林雯洁金思敏李明松沈俊中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室中国地质大学(武汉)环境学院北京大学地球与空间科学学院造山带与地壳演化教育部重点实验室

【意义】自工业革命以来，人类在使用化石燃料的过程中不断向大气排放CO2等温室气体，引起了剧烈的气候环境扰动和严重的生物危机。古新世—始新世极热事件（Paleocene-Eocene Thermal Maximum， PETM，～56 Ma）转折期发生了巨量的碳... 详细信息

【意义】自工业革命以来，人类在使用化石燃料的过程中不断向大气排放CO2等温室气体，引起了剧烈的气候环境扰动和严重的生物危机。古新世—始新世极热事件（Paleocene-Eocene Thermal Maximum， PETM，～56 Ma）转折期发生了巨量的碳排放事件，碳排放速率与当前的排放进程最为接近，探索PETM时期的碳排放对地球宜居性影响的过程和机制，可以为预估地球未来气候变化趋势提供地质案例，具有重要的科学意义。【进展】近年来，对于PETM碳排放的触发机制问题仍存在争议，已有研究证实北大西洋火成岩省（North Atlantic Large Igneous Province， NAIP）的岩浆活动与PETM之间存在时间耦合性，表明NAIP可能触发了这一地球宜居性扰动事件，但是目前该转折期火山活动和气候环境波动的因果关系还不明晰，其最大的难点在于如何在沉积岩中示踪火山活动记录。【结论与展望】近年来，沉积物中的汞元素浓度及其同位素已被广泛用于示踪地质历史时期的火山活动。但是，目前对PETM事件的汞记录研究主要集中在靠近NAIP喷发区域的近岸地区，而缺乏对远离喷发中心的开阔海地区的研究，制约了对NAIP活动影响范围和环境效应的认知。本文针对PETM事件汞沉积示踪古火山活动的研究现状进行了系统的回顾，阐述其存在的问题和未来的研究方向，梳理了NAIP与PETM之间的联系。

关键词：古新世—始新世极热事件北大西洋火成岩省汞浓度及同位素海洋缺氧

基于多源数据的城市CO2源汇高空间分辨网格的构建方法研究

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光学学报 2025年

作者：孙二昌王先华叶函函吴时超施海亮李超安源中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学技术大学中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室

城市为CO2主要排放区，贡献了人为CO2排放总量的70%左右，是全球碳监测研究的重点区域。基于大气CO2浓度的“自上而下”方法能为全球范围的城市提供近实时的排放信息，是全球碳盘点的关键技术。目前在“自上而下”的城市排放估算中，先... 详细信息

城市为CO2主要排放区，贡献了人为CO2排放总量的70%左右，是全球碳监测研究的重点区域。基于大气CO2浓度的“自上而下”方法能为全球范围的城市提供近实时的排放信息，是全球碳盘点的关键技术。目前在“自上而下”的城市排放估算中，先验源汇数据一般来自于全球化石燃料CO2排放清单（ODIAC）和植被生长模型（VPRM）的输出，先验信息的空间不确定性高，较大的估算偏差难以满足高空间分辨的城市排放估算需求。本文利用多源地理数据来降低先验源汇的空间不确定性，并基于OCO-3卫星的XCO2数据对源汇空间优化的效果进行评估。结果显示，应用优化后的CO2源汇数据能更好地模拟出局地CO2浓度变化，与观测的一致性更高；在三个分析案例中，共有690个有效观测点被用于评估，模拟与观测的相关性分别提升了0.2、0.11、0.10,XCO2偏差分别降低了0.12、0.07、0.07 ppm。这些结果表明优化后的CO2源汇能够更加真实地反映源汇分布情况，可为“自上而下”方法提供高空间分辨率、低空间不确定性的反演先验值。

关键词：城市的CO 源汇 “自上而下”估算反演先验值高空间分辨率空间降尺度 OCO-3

基于氢氧稳定同位素的鄱阳湖流域“五河”新水比例及其滞留时间量化研究

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湖泊科学 2025年第1期37卷 266-278,I0027页

作者：李楷文丁梦瑶范宏翔吴华武雷蕊宇付丛生李静辛未张赐成湖南师范大学地理空间大数据挖掘与应用湖南省重点实验室长沙410081 湖南师范大学地理科学学院长沙410081 中国科学院南京地理与湖泊研究所南京211135 中国科学院大学北京100049 滁州学院地理信息与旅游学院滁州239000 中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室武汉430072

流域河流新水比例和滞留时间是表征径流过程以及污染物、营养物质运输的重要参数。确定水的来源及其在流域内的滞留时间,对于理解流域水文过程和功能至关重要。为了定量解析鄱阳湖流域河流的新水比例和滞留时间,本文通过对鄱阳湖流域降... 详细信息

流域河流新水比例和滞留时间是表征径流过程以及污染物、营养物质运输的重要参数。确定水的来源及其在流域内的滞留时间,对于理解流域水文过程和功能至关重要。为了定量解析鄱阳湖流域河流的新水比例和滞留时间,本文通过对鄱阳湖流域降水及河水(赣江、修河、信江、抚河、饶河,以下简称“五河”)稳定同位素(δ^(18)O和δD)的高频率监测与分析,利用正弦拟合方法分析了降水和河水δ^(18)O和δD值的变化。结果表明:(1)“五河”河水及降水氢氧同位素表现出相似的季节变化特征,雨季(57月)较为贫化,旱季(12月次年2月)较为富集,河水同位素变化与局地降水同位素、地下水同位素密切相关,说明流域内不同水体之间存在良好的水文连通性;(2)“五河”流域内小于3个月的新水占比范围为3%~42%,流域内滞留时间范围为123.83~2495.0 d,其中赣江平均滞留时间最长、新水比例最低,乐安河和昌江的新水比例最高、平均滞留时间最短;(3)流域面积和单位面积上干流长度是“五河”流域新水比例的主要控制因素,坡度与新水比例存在负相关关系,但其负相关性被单位面积上干流长度与新水比例的正相关性所掩盖;(4)修河、赣江流域较其他流域显著受到蒸发分馏的影响;(5)鄱阳湖湖水同位素值明显高于河水,且在湖口站点湖水同位素值较都昌站点偏低,这表明湖口站湖水受长江来水和蒸发分馏的影响。该研究结果有助于对鄱阳湖流域水文联系和水文过程进行解析,可为流域污染物的输移模拟及其机制阐释等提供科学参考。

关键词：鄱阳湖流域新水比例平均滞留时间氢氧同位素水文过程

一种联合泰勒展开与最小二乘的运动目标被动雷达质心定位算法

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大地测量与地球动力学 2025年第1期45卷 41-47页

作者：廉一鸣江利明中国科学院精密测量科学与技术创新研究院武汉市430077 中国科学院大学地球与行星科学学院北京市100049

针对两步加权最小二乘(two stage weighted least squares,TSWLS)算法在复杂场景下对运动辐射源定位不精确、观测站位置和目标位置的几何关系与精度相关的问题,提出一种基于泰勒展开与两步加权最小二乘联合的运动目标被动雷达质心无源... 详细信息

针对两步加权最小二乘(two stage weighted least squares,TSWLS)算法在复杂场景下对运动辐射源定位不精确、观测站位置和目标位置的几何关系与精度相关的问题,提出一种基于泰勒展开与两步加权最小二乘联合的运动目标被动雷达质心无源定位算法。该方法首先利用两步加权最小二乘算法求解目标的位置与速度;再将所获得的目标参数作为泰勒展开的初始值构造定位误差方程,并通过迭代对目标寻优求解;最后利用联合算法和两步加权最小二乘算法分别获得估计值,对两次估计值进行质心定位得到最终结果。仿真实验表明,无论目标处于高速还是低速状态下,相较于传统的两步加权最小二乘算法和加权最小二乘(weighted least squares,WLS)算法,本文所提算法在鲁棒性和定位精度方面均有较大提高,且降低了观测站位置和目标位置几何关系对定位精度的影响。

关键词：被动雷达无源定位两步加权最小二乘泰勒展开质心定位

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基于聚类算法的路径频散曲线拾取方法

中国海洋大学学报（自然科学版） 2025年第1期55卷 149-157页

作者：何建张建中黄忠来中国海洋大学海洋地球科学学院山东青岛266100 中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100

多道地震资料面波分析方法是目前确定近地表横波速度的有效工具,但由于反演的一维横波速度模型仅反映了检波器排列中点垂直方向上的横波速度变化,因此其横向分辨率较差。与面波分析方法相比,面波层析反演方法具有更大的潜力来提高近地... 详细信息

多道地震资料面波分析方法是目前确定近地表横波速度的有效工具,但由于反演的一维横波速度模型仅反映了检波器排列中点垂直方向上的横波速度变化,因此其横向分辨率较差。与面波分析方法相比,面波层析反演方法具有更大的潜力来提高近地表特征的横向分辨率。但是面波层析反演方法需要从大量检波器对之间(路径)的平均频散能量谱中拾取频散曲线,人工拾取将耗费大量的时间成本。针对这个问题,本文进行了聚类算法自动从路径平均频散能量谱中拾取相速度频散曲线的研究。理论模型正演数据以及实际资料面波数据的实验结果都验证了本文方法的正确性。

关键词：聚类算法频散曲线面波层析反演横波速度

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基于残差U-net网络的地震资料分辨率提高方法

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2025年第1期55卷 140-148页

作者：董博艺张进中国海洋大学海洋地球科学学院山东青岛266100 青岛海洋科技中心海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266237 中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100

高分辨率地震资料处理是获取高品质地震资料、实现薄储层良好地震地质解释的关键。传统提高地震分辨率的方法应用条件苛刻,关键参数求取复杂,在实际应用中受到诸多限制。深度学习中的U-net网络以纯数据驱动的优势,可学习低分辨率地震记... 详细信息

高分辨率地震资料处理是获取高品质地震资料、实现薄储层良好地震地质解释的关键。传统提高地震分辨率的方法应用条件苛刻,关键参数求取复杂,在实际应用中受到诸多限制。深度学习中的U-net网络以纯数据驱动的优势,可学习低分辨率地震记录到高分辨率标签的非线性关系,实现地震资料的高分辨率处理。本文设计了残差U-net网络结构,同时提出了基于概率密度函数控制的同分布反射系数集生成方法,将测井反射系数的概率密度函数作为一种先验约束信息融入训练样本,不仅保证了足够的同分布样本来训练网络,还确保了训练样本更符合工区实际情况,以此提高模型预测的准确性。模型测试和实际资料应用结果表明,本文提出的方法能够有效应用于地震资料分辨率的提高,同时拓宽频带。

关键词：提高分辨率 U-net 残差结构同分布

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自由活塞斯特林发电机气体静压轴承的承载特性

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轴承 2025年第1期 31-38页

作者：杨明卓牟健林明嫱洪国同中国科学院理化技术研究所中国科学院空间功热转换技术重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

气体静压轴承结合间隙密封技术作为自由活塞斯特林发电机的关键技术之一,可使动力活塞在高频往复运动中实现无接触支承,提高发电机的可靠性和使用寿命。为研究自由活塞斯特林发电机气体静压轴承的承载特性,基于轴向流动假设建立了理论模... 详细信息

气体静压轴承结合间隙密封技术作为自由活塞斯特林发电机的关键技术之一,可使动力活塞在高频往复运动中实现无接触支承,提高发电机的可靠性和使用寿命。为研究自由活塞斯特林发电机气体静压轴承的承载特性,基于轴向流动假设建立了理论模型,通过模型计算了不同条件下气体轴承提供的承载力,设计并搭建了一种气体轴承承载力测试装置,测试了气体轴承在不同供气压力、节流孔直径及数量下的承载力。理论模型与试验结果均表明:承载力与供气压力、节流孔数、节流孔径呈正相关;承载力随活塞与气缸间隙的减小而增大。在间隙一定的条件下,偏心率越大,承载力越大;仿真分析与试验结果具有较好的一致性,说明这种测试方法是可行的。

关键词：滑动轴承气体静压轴承发电机节流孔承载力数值模型

共享社会经济路径下中国碳中和目标的经济效应研究

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中国科学:地球科学 2025年第1期 141-156页

作者：刘泽淼黄贤金漆信贤南京大学地理与海洋科学学院自然资源部碳中和与国土空间优化重点实验室南京大学关键地球物质循环前沿科学中心

经济可行性是碳中和目标实施的重要理论基础,然而在当前的综合评估中由于缺乏对于减缓升温经济收益的考虑,这使减缓政策的经济效应被低估.本研究基于共享社会经济路径,将升温-劳动生产率模型整合入典型气候变化综合评估模型,模拟了中国... 详细信息

经济可行性是碳中和目标实施的重要理论基础,然而在当前的综合评估中由于缺乏对于减缓升温经济收益的考虑,这使减缓政策的经济效应被低估.本研究基于共享社会经济路径,将升温-劳动生产率模型整合入典型气候变化综合评估模型,模拟了中国基线与实施碳中和政策情景下的经济发展与碳排放水平,评估了碳中和目标导向下的减排政策经济成本与减缓升温经济收益,对中国碳中和政策下的综合经济效应进行分析.研究表明:(1)减排政策经济成本将在2050～2060年达到峰值,约为基线情景GDP总量的0.41%～9.37%,其主要归因于更高的能源价格和研发投入,并在2070年后快速下降.(2)中国碳中和政策将贡献全球升温减缓,至2100年减缓升温所带来的经济收益约为中国GDP总量的5.65%～17.24%.(3)低碳情景SSP1和SSP4可大幅降低初期的经济成本,并使实现经济净收益年份提前至2060年前.本研究的综合评估验证了中国的碳中和目标在长期具有切实的净经济收益,为降低前期经济成本,需要进一步加强消费端转型、低碳技术升级与新能源应用.

关键词：气候变化中国碳中和经济效应政策

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