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三频雷达遥感云参数能力的模拟与初步分析

大气科学 2024年第5期48卷 2004-2014页

作者：霍娟段民征韩瑽琤毕永恒中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测重点实验室(LAGEO) 北京100029

短波雷达在观测云内粒子微物理属性方面具有优势,是探测全球水循环重要环节——云的强有力探测工具。本文简要回顾了云雷达探测的理论基础,从雷达探测基本原理出发,借助小粒子电磁波散射理论和方法,建立了一套多波长雷达观测正演(前向)... 详细信息

短波雷达在观测云内粒子微物理属性方面具有优势,是探测全球水循环重要环节——云的强有力探测工具。本文简要回顾了云雷达探测的理论基础,从雷达探测基本原理出发,借助小粒子电磁波散射理论和方法,建立了一套多波长雷达观测正演(前向)模型(Radar Simulation Package,简称RSP),并利用RSP对当前主流的三种典型波长X波段(9.5 GHz、3 cm)、Ka波段(35 GHz、8 mm)和W波段(94 GHz、3 mm)短波雷达的遥感探测能力开展了模拟分析。通过与瑞利法计算结果相比较,证实RSP法的计算精度可靠准确。基于RSP法模拟结果,建立了液水含量(LWC)与雷达反射率因子(Ze)、有效粒子半径(re)与Ze之间幂指数形式的反演关系;建立了利用不同云层高度处两波长的反射率因子差值,反演云层平均LWC的反演关系等。本文工作对如何利用雷达探测参数提取液态云滴的微物理参数方法进行了探讨,一方面为多波长雷达探测云特征获得更准确的理论认识,另一方面为云微物理参数的反演提供理论依据和分析手段。

关键词：雷达毫米波微物理反演云模拟

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同步辐射光源新增线站相关加速器安装与调试

核技术 2024年第3期47卷 10-18页

作者：焦广为田顺强相升旺朱亚刘新忠吴帅中国科学院上海高等研究院上海201204 中国科学院上海应用物理研究所上海201800

以上海光源新增的双插入件04IVU波荡器和04Wigger扭摆器为例,介绍了已运行的同步辐射光源新增束线工程中加速器方面需要着重处理的工作。首先,介绍插入件的设计参数及磁测结果,并使用SPECTRA程序计算了其光谱亮度;详细梳理了插入件的安... 详细信息

以上海光源新增的双插入件04IVU波荡器和04Wigger扭摆器为例,介绍了已运行的同步辐射光源新增束线工程中加速器方面需要着重处理的工作。首先,介绍插入件的设计参数及磁测结果,并使用SPECTRA程序计算了其光谱亮度;详细梳理了插入件的安装过程遇到的真空盒工艺误差、安装任务冲突和项目安装超期等问题及其解决方案;阐述了插入件调试工作的物理机制,以及如何应用前馈补偿的方法抑制了插入件调试过程中束流轨道影响,双插入件IVU和Wiggler的最高亮度分别为3 keV时的5.86×10^(19)Photon·s^(−1)·mm^(−2)·mrad^(−2)·(0.1%B.W.)^(−1)和2.75×10^(15)Photon·s^(−1)·(0.1%B.W.)^(−1),校正后IVU和Wiggler最大轨道扰动均小于2μm。对前端区真空清洗工作的意义、方法和结果进行了分析,并系统性地介绍了主被动模式相结合的新方法,该方法实现了高效的真空清洗。归纳了试运行过程中遇到的联锁逻辑错误、前端区真空异常、安全光闸硬联锁等问题,并总结了应对措施,为双插入件更好投入运行提供帮助。通过这些工作的进行,该双插入件已完成安装并基本调试完毕,对其他光源新增线站相关加速器安装与调试具有一定的参考价值。

关键词：同步辐射光源上海光源束线工程插入件

基于像散面约束的镜片柔性支撑结构优化设计方法

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光子学报 2024年第9期53卷 154-165页

作者：门树东申军立时英钟中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033

为提高高精度光机系统中光学元件支撑后的面形精度,在考虑冲击、振动、压力及温度等因素的影响下,设计了一种整体式多弹片定位的光学镜片支撑结构。在静力学条件下,通过有限元分析法计算整体结构的固有频率及支撑结构对镜片面形的影响,... 详细信息

为提高高精度光机系统中光学元件支撑后的面形精度,在考虑冲击、振动、压力及温度等因素的影响下,设计了一种整体式多弹片定位的光学镜片支撑结构。在静力学条件下,通过有限元分析法计算整体结构的固有频率及支撑结构对镜片面形的影响,一阶固有频率达到366.13 Hz,镜片面形峰谷值为13.923 nm,均方根值为2.499 nm。基于像散面约束的条件,分析了支撑结构的变形对镜片面形的劣化程度,镜片面形峰谷值劣化至119.62 nm,均方根值劣化至20.69 nm。提出了一种镜片支撑结构的优化方法,构建高阶响应面近似模型以描述输入参数与响应值之间的函数关系,采用遗传算法寻优的优化方式提高镜片面形精度,镜片面形峰谷值改善率约18%,均方根值改善率约19%。实验检测对比优化结果,镜片面形峰谷值相对检测结果的偏差率约9%,均方根值相对检测结果的偏差率约12%,验证了优化设计可行性。研究结果可为高精度光机系统中光学元件支撑结构的设计及优化提供理论依据。

关键词：光学仪器结构优化有限元仿真结构测试光机结构

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基于注意力机制改进的无锚框舰船检测模型

吉林大学学报（工学版） 2024年第5期54卷 1407-1416页

作者：高云龙任明吴川高文中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033

为提升模型对合成孔径雷达(SAR)图像多尺度舰船目标的检测能力,保证检测网络的实时性,提出一个基于注意力机制改进的无锚框舰船检测模型。在YOLOX网络特征金字塔处嵌入空洞注意力模块,调节感受野与多尺度融合的关系,强化特征的表示能力... 详细信息

为提升模型对合成孔径雷达(SAR)图像多尺度舰船目标的检测能力,保证检测网络的实时性,提出一个基于注意力机制改进的无锚框舰船检测模型。在YOLOX网络特征金字塔处嵌入空洞注意力模块,调节感受野与多尺度融合的关系,强化特征的表示能力。在检测头部设计中心性预测分支,对锚点的分类得分进行加权处理,调整模型的损失函数,优化检测结果。在数据集SSDD上进行的对比实验结果表明:本文提出的模型优于主流的深度网络检测模型,精度达到94.73%,且在检测精度和检测速度中取得最佳平衡。

关键词：计算机视觉舰船目标检测空洞卷积注意力机制无锚框

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变暖背景下黄河源区气候响应特征及对径流的影响

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中国科学：地球科学 2024年第3期54卷 862-873页

作者：张一然周德刚郭晓峰中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心北京100029 中国科学院大学北京100049 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

在全球变暖背景下,过去几十年里黄河源区的气候和径流发生了明显变化,影响着黄河流域的水资源和生态环境安全.利用唐乃亥水文站的径流数据、黄河源区及周边气象台站的观测数据以及多种蒸散发数据集,本文分析了黄河源区径流和部分气候因... 详细信息

在全球变暖背景下,过去几十年里黄河源区的气候和径流发生了明显变化,影响着黄河流域的水资源和生态环境安全.利用唐乃亥水文站的径流数据、黄河源区及周边气象台站的观测数据以及多种蒸散发数据集,本文分析了黄河源区径流和部分气候因子的变化情况,结果显示:黄河源区径流在1960~1989年相对偏多,此后径流锐减;2005年后有所恢复,但相对于1960~1989年仍然偏少10%;源区降水变化与径流变化相似,在20世纪90年代相对偏少,但2003年后明显增加且比1960~1989年平均增加31.4mm,相对偏多6%;黄河源区气温在1960~2017年持续增加, 1990年后蒸散发也呈上升趋势.进一步分析了黄河源区气候因子时空变化对径流的影响,结果表明:1990~2002年间源区降水量和强降水发生频数的减少是导致该时段径流偏少的重要原因;2003年以后源区东南部主要产流区的降水增加有限但整个源区蒸散发随温度升高而普遍增加,使得源区各子区域的实际产流能力可能依然偏低,导致源区径流持续偏少.黄河源区的这种气候响应将不利于未来径流的增加,希望本研究能为变暖背景下黄河源区及黄河流域水资源的未来规划和管理提供参考.

关键词：黄河源区气候响应径流变化蒸散发降水

基于广义相加模型的北京市2018—2022年地面臭氧气象影响要素研究

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环境科学学报 2024年第4期44卷 206-214页

作者：李芊昀王自溪李杰杜惠云杨文夷胡波王哲王自发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 中国科学院大学北京100049

臭氧污染是制约北京市环境空气质量持续改善的关键因子,气象是导致臭氧浓度超过国家标准的重要因素,探究气象要素与臭氧浓度之间的关系,对有效治理臭氧污染具有重要意义.本文分析了2018—2022年北京市地面臭氧浓度的演变特征,并利用气... 详细信息

臭氧污染是制约北京市环境空气质量持续改善的关键因子,气象是导致臭氧浓度超过国家标准的重要因素,探究气象要素与臭氧浓度之间的关系,对有效治理臭氧污染具有重要意义.本文分析了2018—2022年北京市地面臭氧浓度的演变特征,并利用气象要素和臭氧日最大8 h滑动平均浓度(O_(3)-8 h)观测数据,基于广义相加模型和合成少数过采样技术,构建了适用于北京的臭氧非线性回归预测模型,识别了影响北京市O_(3)-8 h浓度日际变化气象因子的重要程度.结果显示:(1)近5年北京市臭氧浓度仍处于高位波动阶段,5—9月是臭氧浓度超标最严重的时期.(2)回归模型对高浓度臭氧具有良好的预测能力,其对北京市5—9月O_(3)-8 h浓度变化的方差解释率为83.3%.(3)基于回归模型发现,日最高气温、风向、紫外辐射强度、相对湿度、风速、地表平均气压与O_(3)-8 h浓度之间均有显著的非线性关系,其中,日最高气温、风向和紫外辐射强度为主导O_(3)-8 h浓度变化的气象要素.在高温、主导风向为偏南风、紫外辐射强度较强的气象条件下,北京市O_(3)-8 h浓度超标的可能性较高.

关键词：广义相加模型合成少数过采样技术臭氧浓度气象要素影响效应北京市

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多学科融合共促碳达峰与碳中和

科学通报 2024年第8期69卷 981-982页

作者：张涛王秋良中国科学院大连化学物理研究所大连116023 中国科学院电工研究所北京100190

实现碳达峰碳中和(简称“双碳”),是以习近平同志为核心的党中央统筹国内国际两个大局作出的重大战略决策.党的二十大报告明确提出,要积极稳妥推进碳达峰碳中和,深入推进能源革命,加快规划建设新型能源体系,推动能源清洁低碳高效利用,... 详细信息

实现碳达峰碳中和(简称“双碳”),是以习近平同志为核心的党中央统筹国内国际两个大局作出的重大战略决策.党的二十大报告明确提出,要积极稳妥推进碳达峰碳中和,深入推进能源革命,加快规划建设新型能源体系,推动能源清洁低碳高效利用,确保能源安全,提升生态系统碳汇能力,加快发展方式绿色转型.

关键词：碳中和能源革命绿色转型多学科融合能源安全战略决策生态系统低碳高效

基于大数据和排放模型的高分辨率北京市机动车污染物排放变化特征

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环境科学学报 2024年第6期44卷 270-283页

作者：米艺华王涛李杰李芊昀王自溪杜惠云王自发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 中国科学院大学北京100049

深入了解北京市机动车动态高分辨率排放特征有助于定位城市交通排放热点区域,为城市空气质量精细化模拟和污染溯源提供数据支撑.本研究基于车流量、车速等实时交通数据,计算了2020年8月—2021年8月北京市六环内及周边区域逐日逐小时道... 详细信息

深入了解北京市机动车动态高分辨率排放特征有助于定位城市交通排放热点区域,为城市空气质量精细化模拟和污染溯源提供数据支撑.本研究基于车流量、车速等实时交通数据,计算了2020年8月—2021年8月北京市六环内及周边区域逐日逐小时道路机动车CO、NO_(x)、HC、PM_(10)、PM_(2.5)排放量,并分析了排放变化特征.结果表明,一年内,污染物排放量在6月、8月较高,12月最低.一周内,非工作日出勤减少,各类污染物排放比工作日降低了5%~8%.每日逐小时排放变化呈明显“早高峰”和“晚高峰”现象,分别出现在7:00—10:00和17:00—20:00.污染物排放时间变化与交通流量时间变化特征基本一致.2020年8月—2021年8月NO_(x)和HC排放总量分别6.9×10^(4)t和2.5×10^(4)t.朝阳区排放量最高,海淀区和大兴区次之.高速公路的污染物排放分担率最高,从道路分布来看,六环内进京道路排放比中心城区道路高.不同类型道路污染物排放逐小时变化存在差异.0:00—5:00货车限行政策解除,且柴油车占比较高,导致机动车排放出现短暂上升,高速公路各类污染物排放呈先升高后降低趋势,其它类型道路各类污染物大部分持续上升或持续下降.一天内,高速公路污染物排放达到第一个峰值的时间为9:00或10:00,其它类型道路污染物排放达到第一个峰值的时间为8:00.不同车型排放贡献上,大中型柴油货车是NO_(x)和PM的首要排放源.而对于CO和HC,大中型客车排放分担率最高.

关键词：机动车排放污染特征高时空分辨率北京

山地森林下垫面湍流通量贡献区时空特征及其影响因素研究

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气候与环境研究 2024年第3期29卷 253-266页

作者：张焱张胤洲叶京张峻搏潘小乐刘兰忠王自发程雪玲中国科学院大气物理研究所北京100029 中国科学院大学北京100049 中国科学院大气物理研究所大气边界层顶生态环境上黄观测站浙江金华321203

通量贡献区是研究地—气间碳水热通量特征的重要内容之一。本文利用FFP(Flux Footprint Prediction)模型分析了2022年6月至2023年5月上黄站通量塔通量贡献区最大贡献度位置距塔体的距离(xcmax)、累计贡献达80%的最大延伸距离(x80)及其... 详细信息

通量贡献区是研究地—气间碳水热通量特征的重要内容之一。本文利用FFP(Flux Footprint Prediction)模型分析了2022年6月至2023年5月上黄站通量塔通量贡献区最大贡献度位置距塔体的距离(xcmax)、累计贡献达80%的最大延伸距离(x80)及其覆盖面积(S80)的时空特征及其影响因素。研究结果显示:(1)上黄站通量贡献区总体向东南方位延伸为主,西部次之,但夏季西部的通量贡献同样重要。此外,夜间和白天通量均以东南方向的贡献为主,但相对夜间,白天西部的通量贡献有所增加。(2)季节间通量贡献区的xcmax(8.25~14.42 m)、x80(169.38~235.23 m)和S80(24413.18~74723.86 m2)存在明显的差异。夜间xcmax、x80和S80明显大于白天。(3)通量贡献区延伸方向的季节(昼夜)间差异主要受风向变化影响,而xcmax、x80和S80的季节(昼夜)间的差异主要是由风速差异导致。研究结果有助于评估涡动通量塔的空间代表性,控制碳水热通量数据质量,理解通量变化特征,同时可服务于通量观测尺度拓展。

关键词：涡动相关法山地森林下垫面通量贡献区 FFP模型

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