Simulation of Salinity Variability and the Related Freshwater Flux Forcing in the Tropical Pacific: An Evaluation Using the Beijing Normal University Earth System Model(BNU-ESM)

The climatology and interannual variability of sea surface salinity （SSS） and freshwater flux （FWF） in the equatorial Pacific are analyzed and evaluated using simulations from the Beijing Normal University Earth System Model （BNU-ESM）. The simulated annual climatology and interannual variations of SSS, FWF, mixed layer depth （MLD）, and buoyancy flux agree with those observed in the equatorial Pacific. The relationships among the interannual anomaly fields simulated by BNU-ESM are analyzed to illustrate the climate feedbacks induced by FWF in the tropical Pacific. The largest interannual variations of SSS and FWF are located in the western-central equatorial Pacific. A positive FWF feedback effect on sea surface temperature （SST） in the equatorial Pacific is identified. As a response to El Nino-Southern Oscillation （ENSO）, the interannual variation of FWF induces ocean processes which, in turn, enhance ENSO. During El Nino, a positive FWF anomaly in the western-central Pacific （an indication of increased precipitation rates） acts to enhance a negative salinity anomaly and a negative surface ocean density anomaly, leading to stable stratification in the upper ocean. Hence, the vertical mixing and entrainment of subsurface water into the mixed layer are reduced, and the associated E1 Nino is enhanced. Related to this positive feedback, the simulated FWF bias is clearly reflected in SSS and SST simulations, with a positive FWF perturbation into the ocean corresponding to a low SSS and a small surface ocean density in the western-central equatorial Pacific warm pool.

基于就医活动推断的老年人公交就医可达性研究

为准确评估老年人公交就医出行的实际可达性,本文基于老年卡数据构建公交出行链,提出基于公交出行链的老年人就医活动推断方法,获取老年人的实际就医出行需求和出行时间。引入公交实时到站数据以反映公交实际运营水平对就医可达性的影响,构建面向出行全过程的实际出行成本矩阵,包括等候时间、乘车时间、换乘时间。考虑不同医院服务供给能力差异构建综合服务能力指标,引入分级服务半径和高斯距离衰减函数,提出基于改进两步移动搜索法的老年人公交就医可达性计算方法。以北京市六环内区域为例进行实证分析,结果表明:老年人公交就医可达性整体呈现由中心向外围递减的趋势,在城市外围区域其分布也存在空间异质性,五环路外的东部和西部区域可达性较好,而北部、东北部区域的可达性相对较差;各区域高峰时段的平均可达性均明显低于平峰时段的平均可达性。本文可为提升老年人就医出行可达性和公交系统适老化水平提供支撑。

饮用水水质标准升级带来的消毒副产物挑战与对策

随着国家和地方饮用水水质标准提升,标准中增加了消毒副产物指标、提高了标准限值和检测频率。加之水源水中有机物浓度居高不下,使得消毒副产物成为我国供水行业面临的重要水质挑战。以三卤甲烷、卤乙酸、亚硝胺为代表,汇总了公开文献报道中我国典型城市饮用水中消毒副产物浓度。介绍了上述消毒副产物的前体物成分、来源和解析方法。基于中试和生产运行数据,提出了水源调控、厂内控制的消毒副产物控制策略。其中,强化混凝沉淀、增加臭氧-活性炭深度处理和优化消毒工艺是控制上述消毒副产物的关键处理工艺。

考虑场景差异性的混合车型公交调度优化方法

纯电动公交因其低碳和节能环保的特性,已成为车辆电动化转型的必然选择,但纯电动公交车在实际运营中仍面临低温条件下性能下降和电池老化导致续航里程降低等挑战。考虑在运营中混合使用燃油车和电动车,以弥补纯电动公交车在特定场景下的性能下降,提升公交运营效率和服务质量。本文考虑公交动态运行特征建立公交时刻表分段优化模型,以优化后的车次为输入,构建混合车型运营条件下的公交行车计划编制优化模型,并设计改进的遗传算法实现模型求解。最后,以北京市公交线路为例,选取单线路运营、异地充电及区域集中调度等不同典型运营场景开展案例研究,验证优化模型在差异化运营场景条件下的适用性和优化效果。结果表明,对比本地充电场景,异地充电场景下的运营成本增加5.15%,运营车辆数量增加5.88%;在多线路联合编制行车计划的区域集中调度场景下,运营成本较单线路运营场景降低4.68%;在给定的车型比例阈值下,使用混合车型运营效果优于使用单一车型运营,有效降低运营成本和碳排放。本文研究为公共交通企业结合不同运营场景,制定科学灵活的电动公交运营调度方案提供了重要支撑。

基于水资源配置的空间均衡度评价方法

为量化水资源配置对空间均衡的提升作用,系统评价水资源配置方案空间均衡度,研究基于水资源配置系统“水源-供水设施-受水区-用水户”的整体结构,从水源均衡、设施均衡、单元均衡和用户均衡4个方面分别选择了均衡度评价指标,构建水资源配置空间均衡度综合评价指标体系,并提出基于熵权-TOPSIS法的水资源配置空间均衡度评价方法。以昌邑市水资源配置系统为例,设置12种水资源配置方案来探究不同调控措施对水资源配置空间均衡度的影响。结果表明:该方法不仅可以量化不同调控措施对水源均衡、设施均衡、单元均衡和用户均衡的影响效果,还能够评估配置系统整体的水资源配置空间均衡度,可为水资源配置与空间均衡相关研究提供借鉴。

人工缺陷下感应淬火重载铁路车轴损伤容限评价

目的研究不同感应淬火工艺对重载铁路车轴钢试样梯度结构的影响,阐明不同人工缺陷下感应淬火试样的疲劳断裂行为,并评价损伤容限,为重载铁路车轴感应淬火工艺设计和损伤容限评价提供理论基础和评价方法。方法在AAR-CM车轴钢试样表面采用不同感应淬火工艺参数制备不同深度淬硬层,采用X射线测量淬硬层残余应力分布,通过电火花和空气炮在正火态和感应淬火试样表面制备不同尺寸的电火花或冲击损伤,采用疲劳试验机研究损伤试样的弯曲疲劳性能,借助光学显微镜和扫描电镜分析试样的损伤机理和疲劳断裂行为,并对其疲劳性能进行评价。结果在3种工艺下感应淬火试样有效淬硬层深度分别为800、1200、1400μm。在电火花缺口尺寸较小时,感应淬火试样的疲劳强度比正火态试样高出50%。在冲击损伤尺寸较小时,感应淬火试样的疲劳强度比正火态试样高出40%。较小的尺寸冲击损伤对正火态和感应淬火处理试样的疲劳强度无影响。结论感应淬火可提高重载铁路车轴钢试样表面强度,进而提高其耐冲击性能,残余压应力减弱了电火花缺口试样和低速冲击损伤对试样疲劳强度的影响,高速冲击破坏了试样表面完整性,并削弱了残余压应力的作用,试样的疲劳强度急剧降低。文中设计的淬硬层深度对感应淬火试样损伤容限的影响较小。

利用长短期记忆网络LSTM对赤道太平洋海表面温度短期预报

海表面温度作为海洋中一个最重要的变量,对全球气候、海洋生态等有很大的影响,因此十分有必要对海表面温度(SST)进行预报。深度学习具备高效的数据处理能力,但目前利用深度学习对整个赤道太平洋的SST短期预报及预报技巧的研究仍较少。本文基于最优插值海表面温度(OISST)的日平均SST数据,利用长短期记忆(LSTM)网络构建了未来10天赤道太平洋(10°S~10°N,120°E~80°W)SST的逐日预报模型。LSTM预报模型利用1982~2010年的观测数据进行训练,2011~2020年的观测数据作为初值进行预报和检验评估。结果表明:赤道太平洋东部地区预报均方根误差(RMSE)大于中、西部,东部预报第1天RMSE为0.6℃左右,而中、西部均小于0.3℃。在不同的年际变化位相,预报RMSE在拉尼娜出现时期最大,正常年份次之,厄尔尼诺时期最小,RMSE在拉尼娜时期比在厄尔尼诺时期可达20%。预报偏差整体表现为东正、西负。相关预报技巧上,中部最好,可预报天数基本为10天以上,赤道冷舌附近可预报天数为4~7天,赤道西边部分地区可预报天数为3天。预报模型在赤道太平洋东部地区各月份预报技巧普遍低于西部地区,相比较而言各区域10、11月份预报技巧最低。总的来说,基于LSTM构建的SST预报模型能很好地捕捉到SST在时序上的演变特征,在不同案例中预报表现良好。同时该预报模型依靠数据驱动,能迅速且较好地预报未来10天以内的日平均SST的短期变化。

基于多特征融合的人像HDR图像处理算法

基于深度学习的高动态范围(High Dynamic Range,HDR)图像处理算法在处理含有人像的图片时存在皮肤偏色问题。针对此问题,本文提出了一种基于多特征融合的人像HDR图像处理算法U2HDRnet。该算法由皮肤特征提取模块、三边特征提取模块、色彩重建模块3部分构成。首先,皮肤特征提取模块分离出皮肤区域的颜色和位置信息;其次,三边特征提取模块分别提取图片的局部特征、全局特征和语义特征,并与皮肤特征融合;最后,色彩重建模块对网格做空间和颜色深度上的插值。此外,本文引入改进的自注意力与卷积融合模块以提升HDR的处理效果;同时本文还制作了人像HDR数据集PortraitHDR,填补了该领域内数据集的空白。实验结果显示,U2HDRnet的PSNR达31.42 dB,SSIM达0.985,均优于目前常见的HDR算法,在获得高质量人像HDR图像的同时避免了皮肤的失真。

中新世中低纬度海道变化对大西洋经圈翻转流和气候变化影响的模拟研究

自中中新世以来,特提斯海道和巴拿马海道的开合状态可能直接影响了大西洋经圈翻转流(AMOC)的强度和空间形态演变。但是,当前对这两处关键的中低纬度海道与AMOC之间联系的系统性研究较少。本研究基于中中新世时期的边界条件,利用耦合气候模式开展了中中新世气候模拟试验,以及特提斯海道和巴拿马海道先后关闭的敏感性试验。模拟结果显示,开放的特提斯海道和巴拿马海道分别为热带印度洋和太平洋海水进入北大西洋提供了“捷径”,同时分别向北大西洋输运高盐度海水和低盐度海水,对AMOC强度的变化起着相反的作用。特提斯海道开放增强了AMOC,这抵消了巴拿马海道开放导致的对AMOC的减弱。这两处中低纬度海道的关闭均能引起全球海表温度的南北不对称响应,分界线大致位于巴拿马海道所在纬度。本研究表明,只有特提斯海道和巴拿马海道关闭时,才会形成现代意义上的AMOC空间结构,因此这两处中低纬度海道的关闭时间对研究AMOC演变具有重要意义。

海洋环流模式的并行I/O优化研究

极端气象日益加剧,严重影响人类的生产生活。如何有效应对未来极端环境变化,更关乎国际竞争。因此,发展高精度高分辨率的地球系统模式推动气候变化研究至关重要。随着模式精度和分辨率的不断提高,I/O性能已成为制约模式计算效率和可扩展性的瓶颈。选取典型的海洋环流模式LICOM3作为研究对象,基于天河HPC系统,详细测试和分析了模式的I/O逻辑过程,发现在3K进程规模下I/O可占整体运行时间一半以上,是限制模式计算性能的关键因素。为此,设计并实现了主要输出过程的MPI-IO并行优化方案,显著提升了模式运行效率,基本解决了模式I/O瓶颈。测试结果表明,MPI-IO并行优化方案将输出时间占比从48.58%降到2.44%,将输出带宽提升到6.21 GB/s,约是原程序的14倍。此外,进一步分析了影响并行I/O性能的因素,以期为相关工作提供参考和指导。

松辽盆地西南部姚家组下段局部排泄源特征及与铀矿化关系分析

松辽盆地西南部上白垩统姚家组下段含水层是重要的铀矿化区域。为了深入了解该地区的铀成矿机制,文章采用水文地质分析、放射性元素含量测定、水化学特征分析等手段,结合区域构造和含水层结构研究,对姚家组下段局部排泄源及其与铀矿化的关系进行了深入研究。研究揭示了姚家组下段具备完整的补给-径流-排泄体系;补给区大面积发育潜水氧化带,径流区发育层间氧化带;更重要的是,确定了局部排泄源为隐伏排泄源,并发现含矿含水层地下水向上部第四系含水层排泄过程中,在局部排泄源区域引起了一系列水文地质特征的变化。局部排泄源的空间存在对铀矿化形成具有控制作用,这为松辽盆地西南部铀矿的进一步勘探提供了重要的理论依据。

明代四合如意云纹缎绵裙形制及其制作工艺

明代江南地区纺织业发达,工艺精湛,留下众多宝贵的服饰遗存。通过对出土实物的复原,再现服饰原貌,展现明代服饰特色,对推动服饰的保护传承具有一定的积极作用。文章选取无锡七房桥钱樟夫妇墓出土四合如意云纹缎绵裙为研究对象,通过对出土实物资料的搜集整理、数据测量、面料分析、形制阐释及纹样解析对四合如意云纹缎绵裙进行一比一复原。通过相同工艺、结构和质料装饰完成裙装复原,以期再现明代典型马面裙的服饰原貌。

柴胡加龙骨牡蛎汤联合重复经颅磁刺激治疗脑卒中后抑郁患者的临床研究

目的探讨柴胡加龙骨牡蛎汤联合重复经颅磁刺激(rTMS)治疗脑卒中后抑郁患者的临床效果。方法选取2022年7月—2024年3月赣州市人民医院收治的82例脑卒中后抑郁患者为研究对象。按随机数字表法将其分为对照组与治疗组,每组41例。对照组采用重复经颅磁刺激治疗,治疗组采用柴胡加龙骨牡蛎汤联合重复经颅磁刺激治疗。比较两组患者的临床疗效、中医症状评分、抑郁情绪、血清学指标及不良反应发生情况。结果治疗后,治疗组治疗总有效率为90.24%,高于对照组的73.17%,差异有统计学意义(P<0.05)。治疗4周后,两组各项中医症状评分均较治疗前降低,且治疗组均低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。治疗1、2、4周后,两组汉密尔顿抑郁量表评分均较治疗前降低,且治疗组均低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。治疗4周后,两组血清神经肽Y、5-羟色胺水平均较治疗前提高,且治疗组均高于对照组,两组血清P物质水平均较治疗前降低,且治疗组低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。两组不良反应发生率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论柴胡加龙骨牡蛎汤联合重复经颅磁刺激用于治疗脑卒中后抑郁患者的疗效确切,能够改善抑郁情绪,增加血清神经肽Y、5-羟色胺含量,并降低血清P物质水平。

改性活性炭对水中硝基苯吸附特性影响研究

选取压块破碎活性炭为研究对象,分别研究硝酸、浓硫酸、氢氟酸和氨水改性对活性炭表面官能团及元素组分的影响,以及改性前后活性炭对选定污染物的吸附性质的变化。实验结果表明,经氨水、氢氟酸以及硫酸改性后的活性炭对硝基苯吸附能力相似,且其在相同平衡浓度条件下,吸附容量较未改性活性炭略有改善;但经浓硝酸改性后,活性炭吸附性能明显下降,特别是浓硝酸改性后,下降明显。因此,活性炭对有机物的吸附以范德华力为主,增加表面官能团不能增加活性炭对硝基苯等有机污染物的吸附容量。

深度学习视阈下MOOC学习者流失预测及干预研究

MOOC(Massive Open Online Courses)在为学习者提供优质课程的同时,低完成率成为影响其有效推广的重要因素。通过对edX开放数据集分析发现,学习者的逐渐流失是导致MOOC课程低完成率的因素之一,且学习行为与成绩之间存在复杂的相关性;基于线性回归和深度神经网络(Deep Neural Network,DNN)预测学习者的成绩,实验证明,DNN能够更好地拟合学习行为与成绩之间复杂的相关性,实现对成绩更加精准的预测,预警学习者流失;对预测的潜在流失学习者迭代进行个性化的教学干预,提高MOOC课程的完成率。

任意正交曲线坐标系下的海洋模式动力框架的发展与评估

本文发展了一个可以适用于任意水平正交曲线坐标系的海洋模式动力框架,并将其应用于中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室发展的气候系统海洋模式LICOM2.0(LASG/IAP Climate system Ocean Model,version2.0)。在经纬网格坐标系下,新的动力框架与LICOM2.0原有的动力框架模拟结果完全一致。基于新的动力框架,海洋模式可采用能够准确描述北冰洋地形的三极网格,克服了LICOM2.0经纬网格版本必须将北极点处理为孤岛的缺陷,从而显著改进了模式对于北冰洋环流和北大西洋经圈翻转流函数(AMOC)的模拟能力。此外,引进三极网格还可以避免模式网格距随纬度增加而急剧减小带来的计算不稳定,在LICOM2.0的三极网格版本中,模式不需要采用任何空间滤波方案仍然能够保证计算的稳定性,从而与LICOM2.0的经纬网格版本相比,极大地提高了模式的并行效率,这一点在当水平分辨率提高到0.1度时表现得尤为明显,海洋模式的并行加速比可以从经纬网格版本的5.8左右提高到三极网格版本的15.0左右。

二层结构的流域生态调度研究Ⅰ:方法与模型

针对现有生态调度研究和实践以工程为中心、流域水量调控考虑不足的问题,提出在水量调控基础上进行工程调度的二层结构流域生态调度模型。模型上层先模拟水资源配置决策下的径流过程、水利工程入流以及供水结果,以此为目标和约束条件优化工程调度规则,作为下层水利工程调度的依据,实现符合总体水量决策下的流域整体生态调度。根据影响河道水量过程的决策因素,从社会经济需求控制、水源开发利用和工程运行调度三方面分析流域生态调度调控措施,按照经济生态逐步协调均衡的原则提出从现状模式到综合模式的方案设计方法,形成流域生态调度的整体方法和模型。

二层结构的流域生态调度研究Ⅱ:松花江流域生态调度实践与应用

随着生态文明建设、人水和谐理念的深入,生态调度也从理论方法研究进入实践应用阶段,但从工程生态调度到流域生态调度仍有诸多技术问题。本文以流域生态调度需求迫切的松花江流域为例,在梳理流域经济发展与生态保护需求的基础上,构建松花江流域二层结构流域生态调度模型,在流域层面水量总体配置的基础上针对重点生态断面、水库进行生态优化调度。通过从流域水量调控到断面生态流量调度的耦合分析,给出不同方案流域水量供需平衡和水源配置基础上的重点断面生态调度结果,提出重点水库的调度规则优化方案,验证了二层结构流域生态调度模型的实际应用效果,可为流域生态调度实践和相关研究提供依据和参考。

面向双保证率的水库供水能力优化计算方法研究

随着城市化进程的推进和生态文明理念的深入,水库供水任务日趋复杂,涵盖城镇供水、农业灌溉、生态保障多类目标,分析水库多目标供水能力对于工程的功能调整等决策十分必要。本文综合考虑水库供水目标的竞争性与保证率差异性,提出面向双保证率的水库供水能力双层优化计算方法,通过调度线控制和城镇供水能力区间迭代实现满足不同保证率的多目标供水能力计算。外层基于粒子群算法以城镇供水能力最大为目标对水库调度线进行优化,协调不同用户的供水关系;内层在给定规则下通过迭代计算满足双保证率要求的城镇供水能力。通过内外层嵌套计算实现对水库调度规则和供水能力的同步优化。以三亚市赤田水库为实例进行研究,在城镇供水保证率为95%、农业灌溉保证率为90%时,通过优化调度规则得出水库总供水能力为9400万m^(3)。设置不同农业保证率和农业需水情景作分析对比,二者均对城镇供水能力有影响,总供水能力随农业保证率降低而提高。分析表明,双层优化计算方法可以实现对调度线的优化,得出满足城镇、农业双保证率要求的供水能力,且计算方法收敛稳定性较高,优化生成的调度线年内分布合理,可为水库多目标供水能力的计算和相关决策提供参考。

供水能力相关概念及计算方法辨析

鉴于供水能力涉及的影响因素较多,实际应用中存在不同的认识,从概念到计算方法都存在分歧,探讨供水能力的相关概念,辨析影响供水能力的关键要素,界定单一工程、供水系统和区域整体供水能力之间的区别与联系,提出不同类型供水能力的含义,对比供水能力与可供水量、供水保证率之间的区别和联系。以成都市为案例,核算了该区域的供水能力,为供水能力相关概念的分析、计算和应用提出建议。