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星系-星系透镜效应下星系大小与晕质量的相关性（英文）

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天文学报 2024年第4期 167-184页

作者：闫大伟王晴晴张聪聪罗文涛方文娟张育飞李佳迅中国科学技术大学物理学院天文系中国科学技术大学天文与空间科学学院乐山师范学院数理学院

星系-星系透镜技术可用于研究星系大小与晕质量的相关性.按照星系大小、恒星质量和颜色将来自斯隆数字巡天第7次发布的数据（SDSS DR7）中的星系群样本的星系样本分为不同的子样本.通过对每个星系子样本的面密度超出进行建模以获得其晕... 详细信息

星系-星系透镜技术可用于研究星系大小与晕质量的相关性.按照星系大小、恒星质量和颜色将来自斯隆数字巡天第7次发布的数据（SDSS DR7）中的星系群样本的星系样本分为不同的子样本.通过对每个星系子样本的面密度超出进行建模以获得其晕质量.没有在红/蓝星系大小与晕质量之间观察到强相关性.红/蓝星系大小与晕质量关系的拟合斜率分别为-0.0023-0.0054+0.0002和0.0237-0.0108+0.0004.通过使用Illustris-TNG （下一代Illustris项目）数据集提供的半质量半径,可以将观测的结果与Illustris-TNG的模拟结果进行比较.与观测不同的是, Illustris-TNG模拟的晕质量呈现出增加的趋势,这主要是由于恒星质量与星系大小之间存在正相关性.当晕质量除以恒星质量时,这种依赖性消失了,表明Illustris-TNG的模拟结果与观测的结果相似.

关键词：引力透镜:弱星系:晕星系:基本参数方法:数据分析

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利用脉冲星计时阵列限制标量诱导的随机引力波背景

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科学通报 2024年第12期69卷 1517-1519页

作者：周柄辰宇宙线教育部重点实验室(西藏大学) 拉萨850000 西藏大学理学院物理系拉萨850000 中国科学技术大学天文与空间科学学院合肥230026 中国科学技术大学物理学院深空探测实验室/天文学系合肥230026

引力波是由爱因斯坦广义相对论预言的一种天文现象,已经在双脉冲星系统和黑洞合并事件中被观测到,也是我们研究早期宇宙的一种特殊探针.与受各种天体物理过程影响的电磁波不同,引力波可以捕捉到原初宇宙的纯净信息.在针对原初宇宙的研究... 详细信息

引力波是由爱因斯坦广义相对论预言的一种天文现象,已经在双脉冲星系统和黑洞合并事件中被观测到,也是我们研究早期宇宙的一种特殊探针.与受各种天体物理过程影响的电磁波不同,引力波可以捕捉到原初宇宙的纯净信息.在针对原初宇宙的研究中,暴胀宇宙学[1]是一种被广泛接受的理论,解释了宇宙微波背景辐射中观察到的各向异性.在暴胀期间,量子涨落通过时空的膨胀迅速延伸到宇宙尺度,随后缓慢演化,最终形成了我们今天看到的大尺度结构.这些扰动的统计性质可以提供关于宇宙膨胀早期阶段的信息,涵盖了大约e 7倍的开始阶段.然而,为了解释我们今天所看到的宇宙,需要大约e 60倍的膨胀过程,其中仍然有约e 50倍的阶段是不确定的.在暴胀后期阶段,退出哈勃半径的涨落对我们宇宙中的小尺度各向异性贡献至关重要,这些涨落会受到非线性天体物理过程的影响.另一方面,在热大爆炸阶段之前产生的引力波信号可以为我们提供关于小尺度的现象学信息.

关键词：大尺度结构天文现象暴胀宇宙宇宙膨胀引力波哈勃早期宇宙量子涨落

基于开源GemPy的城市地下空间三维隐式势场建模方法研究

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地学前缘 2024年第3期31卷 482-497页

作者：廖舟李梅北京大学地球与空间科学学院北京100871

三维地质建模是城市地下空间规划和管理的重要基础工作。在地质科学大数据时代,当前三维建模逐渐转向三维隐式建模。常见的三维地质建模软件如GeoModeller、Surpac等都提供了隐式建模技术,但是上述商业软件均封装完好、并不开源。本文... 详细信息

三维地质建模是城市地下空间规划和管理的重要基础工作。在地质科学大数据时代,当前三维建模逐渐转向三维隐式建模。常见的三维地质建模软件如GeoModeller、Surpac等都提供了隐式建模技术,但是上述商业软件均封装完好、并不开源。本文基于开源GemPy建模平台,重点实现了三维隐式势场建模技术与针对地层尖灭的建模方案,将算法方案加入GemPy底层建模架构,并以某城市地下空间为例,对三维地质精细化建模工程流程进行了验证。论文构建了基于研究区钻孔数据的建模数据集,采用势场法和泛克立格插值法建立城市三维地质模型,并针对城市地质中常见的地层尖灭进行了单独的布尔运算处理。为细致直观展示研究区三维地质模型地层界面的拟合情况,对共计18个工程地质层分别进行可视化。最后,对模型的精度采用分层K折交叉验证方法进行验证,并用皮尔逊相关系数(CC)等4种指标对建模效果进行衡量。对研究区的实验结果表明,基于开源GemPy的三维隐式势场地质建模方法针对城市地质构造具有一定通用性,并在精度上具有较好效果,可以为城市地下空间开发利用提供决策依据。

关键词：三维地质建模隐式势场法 GemPy 地层尖灭城市地下空间

东方超环(EAST)装置上的电子回旋辐射成像诊断系统的绝对标定方法

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物理学报 2024年

作者：裴柏杨庄革谢锦林周乙楠中国科学技术大学核科学技术学院

电子回旋辐射成像(ECEI)系统可以对托卡马克等离子体芯部极向方向上二维的电子温度剖面的相对扰动进行高时空分辨率的测量。对ECEI系统进行绝对标定之后，可以提供二维绝对电子温度剖面及其扰动，为芯部不稳定性的研究提供实验数据支持... 详细信息

电子回旋辐射成像(ECEI)系统可以对托卡马克等离子体芯部极向方向上二维的电子温度剖面的相对扰动进行高时空分辨率的测量。对ECEI系统进行绝对标定之后，可以提供二维绝对电子温度剖面及其扰动，为芯部不稳定性的研究提供实验数据支持。本文通过衡量锯齿崩塌前后的温度变化来确定锯齿反转面空间位置，并基于反转面拟合芯部的磁面位置及形状。根据等离子体平衡时同一磁面对映同一温度的假设，对ECEI所有通道进行标定，结果表明ECEI与一维电子回旋辐射仪(ECE)在测量同一位置的等离子体温度时，其不同时间信号的平均值的相对误差为6%，并可以有效用于锯齿不稳定性的研究。

关键词：等离子体诊断标定锯齿电子回旋辐射成像

基于载人月球探测科学发展战略的学科政策研究

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中国科学院院刊 2024年

作者：杨蔚何雨旸康晋霆陈瑞义程惠红孙粒邓攀魏勇林杨挺李献华中国科学院地质与地球物理研究所中国科学技术大学地球和空间科学学院国家自然科学基金委员会南京邮电大学中国科学院学部工作局

为更好地服务我国载人月球探测，文章分别对我国和美国的月球探测和行星科学研究现状进行了调研分析，并向行星科学和深空探测相关领域专家开展了访谈和问卷调查，形成如下4条政策建议：（1）加强月球和行星科学的学科布局与管理，建立... 详细信息

为更好地服务我国载人月球探测，文章分别对我国和美国的月球探测和行星科学研究现状进行了调研分析，并向行星科学和深空探测相关领域专家开展了访谈和问卷调查，形成如下4条政策建议：（1）加强月球和行星科学的学科布局与管理，建立长期稳定资助机制；（2）建立健全人才培养体系，鼓励青年人才参与重大任务；（3）加强原创思想保护，推进探测数据和样品共享；（4）统筹开展载人和无人月球探测的科学规划，分层次长远布局关键技术。文章不仅服务于载人月球探测科学研究，而且为我国行星科学发展和相关科技政策的制订提供重要参考。

关键词：深空探测探月工程行星科学问卷调查科技管理

基于傅里叶的全局-局部联合感知时空预测模型

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计算机辅助设计与图形学学报 2024年

作者：段逸凡肖明军中国科学技术大学软件学院中国科学技术大学苏州高等研究院中国科学技术大学计算机科学与技术学院

时空序列的预测学习旨在通过从历史数据背景中学习来生成未来的图像数据，时空预测的挑战性在于需要捕捉物理世界中的复杂空间关联和时间演化. 针对现有研究多用于处理特定具体任务，并且通常关注整体变化特征趋势而忽视的局部细节，... 详细信息

时空序列的预测学习旨在通过从历史数据背景中学习来生成未来的图像数据，时空预测的挑战性在于需要捕捉物理世界中的复杂空间关联和时间演化. 针对现有研究多用于处理特定具体任务，并且通常关注整体变化特征趋势而忽视的局部细节，以及存在不可并行的递归单元模型效率较低的问题，设计了一个通用的时空数据预测模型. 首先结合局部和全局空间特征，利用基于傅里叶的变换捕捉全局依赖关系，并与Swin Transformer提取的局部关系进行融合，实现空间上全局-局部联合感知; 最后通过多尺度全卷积模块提取时间上不同尺寸的特征，并再次通过傅里叶变换将时间域转换为频域，全面获取连续演化的时间堆栈中特征. 在SEVIR， KTH和MovingMNIST数据集上的实验结果表明，所提模型表现出优异的通用性、有效性和可扩展性. 该模型不仅保留数据的长期依赖性，还提高了模型的计算效率.

关键词：时空预测傅里叶变换全局-局部感知自监督学习

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四路激光在合肥先进光源预准直及其布局优化

中国激光 2024年第14期51卷 153-161页

作者：丁婷王巍李笑徐蒋林张思成程竹兵吴恩辰张秋雨何晓业中国科学技术大学国家同步辐射实验室安徽合肥230029

为提高磁铁单元预准直精度和工作效率,基于合肥先进光源设计了一套四路激光系统进行磁铁预准直。由于在实际布设四路激光系统时难以满足设计的角度和距离要求,针对影响四路激光布局精度的因素,着重分析了角度和距离对布局精度的影响规律... 详细信息

为提高磁铁单元预准直精度和工作效率,基于合肥先进光源设计了一套四路激光系统进行磁铁预准直。由于在实际布设四路激光系统时难以满足设计的角度和距离要求,针对影响四路激光布局精度的因素,着重分析了角度和距离对布局精度的影响规律,采用拟合误差指标和USMN (Unified spatial metrology network)权重分配优化平差方法进行四路激光系统的布局优化。通过优化USMN功能参数降低角度权重来提高磁铁单元预准直精度和工作效率;在定量分析粒子束的位置时,相比于其他指标,拟合误差比PDOP (Position dilution of precision)更能反映横向精度的变化,在粒子加速器准直测量领域更具优势。根据布局优化结果分析,直角正三棱锥为最佳布局,该布局的磁铁单元横向精度为7.5μm,满足合肥先进光源对磁铁单元预准直精度为10μm的要求。布局的角度会影响误差分布,且不同方向上的距离对精度的敏感程度有差异。所提设计对于四路激光系统实际布设具有一定的指导意义。

关键词：合肥先进光源四路激光空间联合精密控制网拟合误差布局

青藏高原柴达木盆地的类火星蜘蛛状地貌（英文）

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中国科学技术大学学报 2024年第5期 3-12页

作者：张晟星李一良冷伟中国科学技术大学地球和空间科学学院地震与地球内部物理实验室香港大学地球科学系中国科学院比较行星学卓越创新中心

蜘蛛状地貌因有着蜘蛛状的结构而得名，它们广泛分布于火星南半球的高纬度地区。此前的研究提出干冰季节性升华驱动的气体侵蚀过程可以解释火星上蜘蛛状地貌的形成，但这种机理所要求条件特殊，无法发生在气温较高的地球上。在本研究中... 详细信息

蜘蛛状地貌因有着蜘蛛状的结构而得名，它们广泛分布于火星南半球的高纬度地区。此前的研究提出干冰季节性升华驱动的气体侵蚀过程可以解释火星上蜘蛛状地貌的形成，但这种机理所要求条件特殊，无法发生在气温较高的地球上。在本研究中，我们报道了地球上首个类火星蜘蛛状地貌结构分布的地体，该地体位于青藏高原北部的柴达木盆地中的一个干涸湖泊上。我们通过对该蜘蛛状地貌分布的地体的研究，提出了一种新的模型来解释火星蜘蛛状地貌的成因。根据该模型，我们认为蜘蛛状地貌由上涌的地下卤水侵蚀地表而形成。几何形态学分析表明，在柴达木盆地发现的蜘蛛状地貌具有与火星蜘蛛状地貌接近的分形结构和维度特征。我们建立了相应的数值模型来进一步研究由水扩散机制驱动的蜘蛛状地貌形成过程。结果显示，水的扩散过程在不同的地形和地表结构条件下可以导致不同的蜘蛛状地貌形态，这也解释了火星上蜘蛛状地貌形态特征的多样性。数值模拟结果还表明，地表预先存在的多边形地体边缘的几何特征会影响卤水扩散形成的蜘蛛状网络的生长动力学，这与火星上的观测结果一致。我们的研究结果表明，蜘蛛状地貌的形成可能与地下卤水的上涌密切相关，这对研究火星近地表卤水的活动具有重要意义。

关键词：蜘蛛状地貌地下水柴达木盆地火星类似物分形模拟

火星全大气模式与沙尘活动模拟研究:回顾与展望

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科学通报 2024年第8期69卷 1058-1067页

作者：周旭魏勇吴兆朋任志鹏谭宁范斯腾何飞戎昭金闫丽梅王誉棋范开高佳维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北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院新生代地质与环境重点实验室北京100029 南方科技大学地球与空间科学系深圳518055

基于火星全大气模式的数值模拟研究有助于深入理解火星陆面-大气-空间环境多圈层相互耦合过程,是当今国际研究热点.模式对整个火星大气区域气象要素的描述亦可作为保障火星探测活动顺利开展的重要参考依据.沙尘活动显著影响着火星气候... 详细信息

基于火星全大气模式的数值模拟研究有助于深入理解火星陆面-大气-空间环境多圈层相互耦合过程,是当今国际研究热点.模式对整个火星大气区域气象要素的描述亦可作为保障火星探测活动顺利开展的重要参考依据.沙尘活动显著影响着火星气候与天气变化,也对火星表面探测器可造成巨大安全威胁.对沙尘活动及其影响完善的模拟是目前全大气模式开发与研究工作中的重点之一.本文回顾了火星全大气模式的发展历程,概述了其构建方法,总结了相关科研成果,多角度论述了自主发展火星全大气模式的重要科研与工程价值,建议以火星沙尘活动为重点研究方向,牵引我国火星全大气模式的自主研发.模式的开发与应用涉及行星科学、空间科学、大气科学、计算机科学多领域协同合作.其开发过程势必带动我国行星科学全面发展,为相关研究领域积累经验、储备人才.

关键词：火星全大气模式数值模拟火星沙尘暴火星多圈层耦合