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关键词： 小兴安岭   气候变化   植被覆盖度   时空特征   影响分析  

摘要： 小兴安岭位于中国东北,是多年冻土分布区。近年来由于全球气候变暖,将会影响多年冻土区植被的生长。因此,本研究通过收集与处理气象数据和遥感影像数据,基于线性回归分析、Mann-Kendall突变检验分析、变异系数法、图像插值比较法,以及Pearson相关性分析等方法,分别对小兴安岭气候变化特征以及植被覆盖度的时空变化特征进行分析,进而研究小兴安岭气候变化对植被覆盖度的影响,以期为多年冻土区气候变暖下植被生长研究提供依据。得出的主要结论包括如下三个方面:(1)小兴安岭气候变化特征:气温有升高的趋势;降水量有升高的趋势;日照有下降的趋势;总体风速在2010年代之前处于下降趋势,到2010年风速开始变大;相对湿度处于比较平稳的水平。小兴安岭气候突变特征:气温变化的突变时间发生在1986年;降水变化的突变时间发生在2017年;日照变化的突变时间发生在1981、1988、2005这三年;风速变化的突变时间发生在1971年;湿度变化波动较大,未发现固定的规律。(2)小兴安岭近30年的平均植被覆盖度达到0.9053。从时间维度上看,小兴安岭的植被覆盖度总体处于上升趋势,说明小兴安岭地区的生态系统处于比较理想且稳定的状态。从空间维度上看,小兴安岭植被覆盖度的变化主要发生在边界部分、西北部分,以及东南部分。植被覆盖度变化趋势分析结果显示小兴安岭近30年植被生长状况未有明显的变化趋势。植被覆盖度的稳定性进行分析说明小兴安岭植被覆盖度近30年几乎未发生变异。(3)气温与植被覆盖度呈弱负相关关系,也即气温变化对小兴安岭植被覆盖度有负向影响,且影响作用较小。降水与植被覆盖度呈弱正相关关系,也即降水变化对小兴安岭植被覆盖度有正向影响,且影响作用较小。日照与植被覆盖度呈弱负相关关系,也即日照变化对小兴安岭植被覆盖度有负向影响,且影响作用较小。风速与植被覆盖度呈弱负相关关系,也即风速变化对小兴安岭植被覆盖度有负向影响,且影响作用较小。相对湿度与植被覆盖度呈弱正相关关系,也即湿度变化对小兴安岭植被覆盖度有正向影响,且影响作用较弱。本文结果揭示了小兴安岭地区气候与生态环境变化的规律与特征,探索了气候变化与植被覆盖度的相关关系,为基于统计学和地理信息系统的生态研究贡献了理论方法,同时也为小兴安岭地区生态环境问题的发现、治理、恢复,以及可持续发展提供了现实贡献。

关键词： 时空循环   叙事特征   悬疑   类型电影  

摘要： 时空循环类型电影的影片叙述形式对观众来说是非常耳目一新的,时间重复循环的形式本身就是超越生命体验的,带给观众的心理感受也十分具备冲击力。时空循环类型影片在影片叙事上进行了时间延续和空间限制的处理,时间和空间关系有着紧密复杂的关系。在此类影片中,在时间和空间关系的处理上,能够传递出具备生命探索的哲学意义。论文分为绪论、正文五章、结论等几个部分。第一章,为绪论部分。本人对作品选题背景与意义、以及研究方法与创新点进行了介绍。第二章、第三章与第四章,属于课题研究部分。对时空循环叙事类型影片的特征进行了总结分析,对时间、空间在时空循环叙事类型影片中的处理进行研究,以及时间的观念认知和它之于生命的意义。第五章在对时空循环类型叙事影片研究分析的基础上,结合个人毕业作品《今日台风五到六级》实际创作经验,总结此类影片的叙事特征、时空关系和传达内涵,探索时间与空间这两大维度在时空循环叙事类型影片中的内在逻辑,为今后此类影片的创作者们提供参考和经验。最终在结论部分,总结出爱情题材影片中人物塑造的不足之处以及解决办法,以期将理论更好地运用于实践。

关键词： 热带气旋   移动速度   登陆   引导气流  

摘要： 热带气旋(Tropical cyclone,TC)伴随的狂风骤雨给海岛和沿岸居民的生命财产安全造成巨大灾害。TC的移动速度很大程度上决定了灾害的严重程度,TC移动越慢,停留时间越久,造成的灾害越严重。先前的研究大多关注全球或海盆尺度的TC移速变化,而TC灾害一般在其登陆后发生。西北太平洋是世界上TC活动最活跃的海域,其登陆TC移速变化情况如何尚不清楚。本文使用中国气象局上海台风研究所TC最佳路径数据,探究了1979-2019年登陆东亚TC移速变化特征,并重点分析了夏季登陆中国TC移速的变化原因。主要研究结论如下:研究发现1979-2019年7-8月登陆中国TC移速存在减慢趋势,9月登陆广东海南TC移速加快;整体而言6-8月在登陆中国TC移速显著下降,而7-10月除广东海南登陆TC移速略微上升外,其余地区则下降。登陆日本、朝鲜半岛和中南半岛的TC移速变化表现出明显的区域性特征,在朝鲜半岛和日本西南部以及中南半岛南部和北部减慢,在日本东北部和中南半岛中部加快;此外,8-10月登陆菲律宾的TC移速显著上升。利用观测资料和数值试验进一步研究了夏季登陆中国TC移速减慢的机理,研究发现登陆我国TC移速在过去41年下降了1.2 m s,这主要是TC移速在20世纪90年代末期的年代际减速造成的。TC移速从1979-1997年的平均每年6.1 m s下降到了1998-2019年的平均每年5.3 m s,下降了约13%。进一步研究发现登陆TC减速主要是由于引导气流的变化导致的。数值试验结果表明引导气流的减速是由太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Ossification,PDO)的位相转换与印度洋海温增暖共同作用的结果。一方面90年代末PDO由暖位相转为冷位相使得沃克环流增强,海洋性大陆对流加热增强并在低层激发出一个异常的气旋式环流,该气旋式环流西北侧的东北风减弱华南地区的引导气流,导致TC移速减慢;另一方面印度洋海温增暖激发反气旋式环流会使华南地区的引导气流加速,部分抵消了PDO的作用,但依旧使近41年登陆我国TC移速的下降。该结果揭示了气候系统外部和自然变率对TC移动速度变化协同影响机理,对理解TC移速的未来变化有一定的启示意义。

关键词： 双原子分子   二维含时薛定谔方程   双色椭圆偏振激光场   涡旋光电子动量分布  

摘要： 随着激光技术的发展,人们已经能产生超强、超短激光脉冲,当强激光与原子分子等微观体系相互作用时会引发很多的高阶非线性物理现象,并且这些新奇的物理现象引起了科学家们广泛的关注。强场电离是强激光场与物质相互作用的基本过程之一,诸如:单光子电离、多光子电离以及隧穿电离等等;我们知道在激光场作用下电离出去的电子携带了靶物质的结构信息,从而我们可以用物理观测量光电子动量分布(PMDs)来研究电子的动力学行为及原子分子的结构信息。本论文主要利用数值求解二维含时Schr(?)dinger方程的方法,理论上研究了H、N分子和它们伴随原子Ar的光电子动量分布,其主要的研究内容总结如下:(1)通过数值求解二维含时Schr(?)dinger方程(2D-TDSE),比较研究了轨道对称性对具有时间延迟的反向旋转圆偏振飞秒脉冲驱动取向的H、N分子及其伴随原子Ar产生的涡旋形光电子动量分布(PMDs)的影响;研究发现涡旋形PMDs对原子和分子的轨道对称性具有很强的依赖性,即使N、H分子和Ar原子具有几乎相同的电离势,但它们的涡旋形光电子动量分布的旋臂数量也有很大差异。并且还发现N的HOMO-2轨道的涡旋结构与最高占据轨道的涡旋结构有很大的不同,但与Ar原子的涡旋结构相似;此外,还发现了分子PMDs中的涡旋结构对分子的核间距和取向角也很敏感,这为控制电子波包的相干干涉提供了比原子更多的可能性。(2)通过数值求解二维含时Schr(?)dinger方程(2D-TDSE),理论研究了双色椭圆偏振飞秒脉冲驱动H分子在光电离过程中产生的电子涡旋。研究发现产生的电子涡旋结构中旋臂数目与两个通道电子发生电离所吸收的光子数有关,假设通过两个通道电离所吸收的光子数分别为m和m,则两束脉冲在反向和同向旋转的情况下,形成光电子涡旋的旋臂数目分别为m(10)m 和m-m;并且发现当为反向旋转的情况下,H分子产生的涡旋结构对两束脉冲的激光参数具有依赖性;此外,还研究发现双色反向旋转圆偏振飞秒激光场驱动H产生的涡旋光电子动量分布对取向角有较弱的依赖性。从而为在双色圆偏振激光脉冲中探测和控制分子中电子波包的相干干涉提供了可能性。

关键词： 气候变化   极端高温   冬小麦品种   产量   APSIM模型  

摘要： 【目的】开展气候变化对冬小麦生长发育和产量影响研究，为未来气候变化下小麦可持续生产提供依据。【方法】利用2017—2020年度控制气室中不同温度和[CO2]处理下的良星99(晚熟品种)和中科2011(早熟品种)冬小麦生长发育、土壤及气象数据，对APSIM(agricultural production systems simulator)模型进行校验，然后，以1986—2005年为基准年份，利用校验好的APSIM模型对未来不同气候条件下(RCP 4.5和RCP 8.5)的冬小麦产量、产量构成和生育期进行模拟，分析气候变化和极端高温对不同熟性冬小麦品种生产潜力的影响。【结果】APSIM模型能较好地模拟不同温度和[CO2]处理下2个品种冬小麦的生育期、产量和生物量，模拟值与实测值的R2均高于0.614,nRMSE均低于10.6%，叶面积指数(LAI)的模拟效果相对较差。从长期模拟结果来看，不同气候条件下，2个品种小麦的播种-拔节天数均较基准年份缩短，且早熟品种小麦播种-拔节缩短的天数小于晚熟品种，2个品种拔节-成熟天数均无明显变化。相较基准年份，未来RCP条件下，2个品种小麦的实际产量和潜在产量均增加，且2100s时段RCP 8.5条件下的产量和潜在产量最高，早熟品种的产量和潜在产量相较晚熟品种增产更明显。与基准年份相比，未来RCP条件下，生育前期2个品种小麦的LAI均升高，但早熟品种LAI变化更明显，生育后期晚熟品种的LAI明显降低，而早熟品种的LAI无明显差异；未来RCP条件下，2个品种的地上部生物量均增加，早熟品种生物量增长更明显。不同RCP条件下，极端高温对2个品种冬小麦产量和千粒重均有一定的负面影响，且开花期极端高温对千粒重的影响最大。与正常年份相比，极端高温年份晚熟品种2100s时段RCP 8.5条件下的千粒重和产量明显降低，籽粒数也略有降低。与正常年份相比，未来RCP条件下，极端高温均明显降低了早熟品种的千粒重，但籽粒数略有升高，因此，极端高温年份早熟品种产量降低不明显。【结论】冬小麦早熟品种更能适应未来气候变化，而选育适宜的小麦品种是应对未来气候变化的有效措施之一。

关键词： 插值处理   LSTM神经网络   VAE模型   海平面风速异常检测  

摘要： 绿色低碳为高质量发展提供新动能,在所有可再生能源中,风能是最具开发前景的一种,风力发电在一定程度上保障了国家能源供需总体平稳,同时风电功率因风速具有大幅度的波动特点。因此,准确的风速预报对于提高风电功率预测,优化电网调度乃至绿色持续可发展都具有重要的意义。针对现有海平面风速预报模型缺乏考虑风速具有间歇性和非线性等特点,导致短期风速预报存在准确率不高的问题,提出通过将LSTM(Long Short-Term Memory,LSTM)和VAE(Variational Autoencoders,VAE)模型进行集成(记为LSTM-VAE)的海平面风速异常预测的模型。本文的主要研究内容及工作如下:(1)数据集构建与预处理。涉及欧洲中期天气预报中心(ECMWF)原始数据及漳州市海平面实际风速数据的预处理。首先,针对研究数据集所在地(福建省漳州市)海平面气象站点分布的区域有限且ECMWF提供的数据存在空间分辨率不高的原因,本文使用实验验证方法选取反距离权重插值法对ECMWF原始数据进行插值处理;其次,针对ECMWF数据和海面风气象观测站点得到的海平面风速数据存在缺失值和异常值问题,开展了基于平均值填充的缺失值修复和基于局部离群因子的异常值处理;最后,针对海平面风速异常预测模型构建需要,开展了预测特征即气象因子构建研究,提出基于几何方法与梯度转换的气象因子构建方法。(2)海平面风速异常检测模型构建及性能评估。针对海平面风数据具有明显的时序性和周期性,提出结合LSTM和VAE的海平面风速异常预测模型。首先,采用LSTM模型训练历史海平面风速时间序列,并通过实验方式选择其合适的步长。其次,针对LSTM模型不能很好的捕捉海平面风速数据的结构和特性,提出将LSTM训练得到的特征和从ECMWF构建的气象因子一同输入VAE模型,以提取低维度的隐式变量。最后,以召回率、精确率、准确率、f1值和ROC曲线作为评价指标,从两个角度开展了较充分的模型有效性验证实验。一是,与传统回归模型和常见的异常检测模型进行对比实验,验证了所提出的模型具有良好异常检测准确性,在f1值指标上得到0.87,与对比方法最好的数据提升了0.07;二是,通过控制变量法进行消融实验,验证了本文模型组合方式、组合顺序的有效性以及模型的有效性。(3)海平面风速异常检测系统设计与实现。本文以LSTM-VAE模型为核心设计研发了漳州市海平面风速异常检测系统,按照软件系统开发流程进行可行性分析、需求分析以及架构设计,并对系统进行了详细的设计及功能的实现。通过该系统进一步验证所提出的结合LSTM和VAE的海面风速异常预测模型具有一定的业务应用价值。

关键词： 长江羽状流   盐度锋面   台风   FVCOM数值模拟  

摘要： 河流把淡水、泥沙以及陆源物质输运到河口和沿海区域,在往外海扩展输运的过程中,与外海高密度海水形成密度差,形成河口盐度锋面。锋面作为一个动力辐聚带,对物质交换起着屏障作用,使水体中的溶解态或颗粒态物质水平输运和垂向扩散受到限制,所以往往会形成海洋高生产力区和污染物聚集区。了解河口锋面区域水动力特性有助于我们进一步理解河口环流、泥沙及沉积物输运、浮游生物生长等物理和生物地球化学过程。长江河口作为径潮流相互作用河口,在夏季受到充沛径流量及剧烈台风袭击的影响,是研究复杂动力条件下锋面区域动力过程的理想实验场所。但盐度锋面区域的动力特征复杂,受多种动力因素如潮汐、径流、海表风场等的影响,锋面具有快速变化的特征,难以有效捕捉及准确系统地进行观测,因而对锋面区域的物理、生物地球化学和生态过程的认识存在不足。本文以长江河口为研究区域,利用盐度锋面区域附近的浮标观测数据,结合有限体积海洋模型(FVCOM)对冲淡水盐度锋面动力过程开展研究,得到以下主要结论:(1)在夏季,长江冲淡水出口门后流速迅速减小,最大落急流速在1m/s及以上,在小潮期间往东南方向落潮流历时显著大于涨潮流历时;表层盐度波动范围大,受到台风和天文潮汐的影响显著。在盐度锋面区域,发现小潮期间存在准定向流的特征,如在2020年9月7-10日、22-24日以及2020年8月27-29日这些小潮期间,该区域全水深的水体出现准定向往南流。而在2020年8月13-15日小潮期间,在表层5m以内的水体存在准定向往东南流动的情况。在2020年7月15-17日、29-31日的两个小潮周期内,表层水体落潮往东南流历时久,在六至九小时,而西北向涨潮流历时短在三至六小时。(2)模型实验表明,夏季周期性准定向流的主要驱动物理因素是锋面和潮汐的主导作用。夏季大径流量使得盐度锋面区域形成显著层化;在小潮期间,潮混合作用较弱,锋面区域的地转流动能强烈,其强度大于小潮潮流流速,因此在口外锋面区域呈现较为稳定的南向流特征。夏季长江径流量的变化决定了锋面准定向流的空间位置以及持续时间。夏季盛行偏南季风抑制南向流;偏北风则可以增强南向流,这一加强作用使得南向流在偏北风期间更易于被发现;如在2020年8月27-29日小潮期间,受偏北风影响,全水深水体均可以呈现往南流动。通过锋生方程可以发现,在盐度锋面区域,由于强烈的水平平流造成的准定向流,这部分动能在舟山海域以垂向混合作用进行消散。(3)由于盐度锋面区域动力过程受到风场以及极端天气影响显著,所以将夏季影响长江口的台风分为登陆型(偏南风)和转向型(偏北风)进行分类研究。在登陆型超强台风“利奇马”的影响下,HU02站点旋转流特征消失,站点全水深出现持续近两天北向流;而在转向型强台风“巴威”的影响下,出现持续约三天的全水深南向流。模型的垂向剖面盐度场以及淡水输通量显示,台风过境可以破坏夏季典型的向海扩张的表层平流型羽流结构,促进盐度垂向混合,使得大量淡水堆积在靠岸一侧,加强了沿岸的淡水输运,进而形成底部捕获型羽流结构。对于登陆型台风“利奇马”的影响,淡水输运主要沿苏北海岸往北;而在转向型台风“巴威”偏北风的影响下,淡水则显著沿岸往浙闽海域流动。在这两种台风过后,表层淡水开始向海扩展,垂向盐度分层再一次呈现,在2-3天内完全恢复成表层平流型羽流结构。

摘要： 为满足未来人口增长与能源消耗增加而产生的能源需求，计划在非洲新建300多个水电项目。然而，水电项目的规划建设面临水文气候与社会经济变化的影响。研究结果显示：非洲仅40%～68%的规划水电站可能具有较好的经济合理性。从能源需求、土地利用变化和气候对可用水资源影响等方面分析了2020～2050年非洲能源系统发展，结果表明：到2030年，风能和太阳能发电项目将超过水电项目。为有效应对未来水文气候变化带来的影响，每年对非洲大陆的能源投入需再增加1.8%～4.0%，并应通过跨国合作的方式解决投资成本及潜在能源短缺的地区差异。