干旱形成机制与预测理论方法及其灾害风险特征研究进展与展望

在全球变暖背景下,干旱事件发生的频率和强度不断增大、影响不断加重,干旱发生规律的异常性和机制的复杂性也更为突出,对干旱形成机制、预测理论方法及灾害风险变化规律等方面都提出了新的挑战,也制约了当前干旱预测、预警及其灾害防控能力的提高。近年来,在国家重点基础研究发展计划(973计划)课题等多个国家级项目支持下,已在干旱灾害形成机制与预测理论方法及其风险特征方面取得了一系列新成果。通过动力诊断、数值模拟和田间试验等方法,开展了干旱形成的多因子协同作用和多尺度叠加机制、干旱致灾过程的逐阶递进特征,以及干旱灾害风险分布演化的主控因素等方面的研究。对如下几方面的新进展进行了系统总结归纳:(1)厘清了全球变暖背景下青藏高原热力、海温、夏季风、遥相关等多因子对干旱形成的作用机制。(2)发现了降水亏缺时间尺度和农作物不同生长阶段的干旱敏感性规律。(3)揭示了变暖背景下典型区域干旱灾害风险分布及其变异的新特征;构建了干旱灾害风险新概念模型。(4)研发了东亚季风区的季节和次季节干旱集成预测系统。在总结归纳已取得研究成果的基础上,对未来干旱形成机制及其灾害风险科学研究进行了展望,提出了5个重点研究方向:(1)多因子联动及其多尺度叠加效应对干旱形成的影响;(2)系统整合人类活动和决策以及相关反馈的气候模式研究;(3)揭示陆-气耦合和大气环流协同作用对干旱的影响;(4)认识干旱灾害对粮食安全和生态安全影响的关键过程;(5)提高不同气候情景下干旱预估的准确度。

鄂尔多斯盆地神木–佳县区块深部煤层气地质特征及勘探开发潜力

我国深部(以下均指埋深大于2000 m)煤层气资源丰富,勘探开发潜力巨大。与中浅部相比,深部煤层气在富集成藏规律与开发方式方面均具有显著的差异性,急需针对重点区块开展解剖性分析研究。神木–佳县区块位于鄂尔多斯盆地东北部,目前尚处于深部煤层气勘探的起步阶段,深部煤层气富集特征及开发潜力等尚不明确。基于研究区近期实施的地震资料、300余口井的测井资料和4口取心井的参数资料等,系统分析煤储层基础地质特征,总结煤层气富集主控因素与富集规律,类比剖析研究区深部煤层气勘探开发潜力。研究区深8号煤的镜质体反射率介于0.7%~1.8%,大部分区域煤层演化已处于热解生气高峰,区域上煤层净煤厚度高达7~8 m,煤层发育稳定,构造相对简单、水动力封闭性较强、顶底板封盖条件较好,为煤层气大面积连续成藏提供了优越条件,其中佳县南区的煤层气资源条件最好。与鄂尔多斯盆地东部其他区块深部煤层相比,研究区煤层中游离气占比明显更高(15.21%~46.47%),煤层中吸附气主要受吸附压力封存控制,而游离气受毛管力封闭与浮力重力分异双重控制,两种封存机制共同决定了深部煤层含气量的垂向分带与平面分区,以佳县南部为例总结了吸附气吸附压力主控、游离气毛管压力封闭与重力分异耦合控制的典型深部煤层气富集模式。与临兴区块和大宁–吉县区块类比分析结果表明,神木–佳县区块具有较好的煤层气资源基础、储层改造条件和高产潜力,预示了此区块深部煤层气规模化开发的美好前景。此外,大宁–吉县区块深部属典型的高煤阶煤,而神木–佳县深部为中煤阶煤,因此,该研究认识进一步丰富完善了深部煤层气富集理论,对于全国深部煤层气勘探开发实践有重要指示意义。

新疆高粱种质资源萌发期抗旱性综合评价

为研究新疆本土高粱(Sorghum)种质资源的抗旱性并筛选萌发期有效抗旱指标,以来源于不同地区的207份高粱种质资源为研究对象,采用PEG-6000溶液模拟干旱胁迫条件,对高粱萌发相关的10个指标进行分析,在主成分分析基础上采用隶属函数法对各高粱品种的抗旱性进行综合评价。结果表明:在干旱胁迫下,高粱的各萌发指标均受到影响。其中,相对发芽势与萌发抗旱指数相关性最强,前3个主成分累计贡献率为78.328%,分别反映高粱在干旱胁迫下的生长、萌发及发育情况。根据综合得分将207份种质划分为5类,即高度抗旱种质12份、抗旱种质28份、中等抗旱种质87份、干旱敏感种质64份和高度敏感种质16份。筛选出高粱萌发期抗旱性鉴定的重要指标为相对芽鲜重、萌发抗旱指数、相对干物质转运率,建立了可准确评估高粱萌发期抗旱性的回归方程,为高粱萌发期抗旱性种质筛选提供理论依据。

非理性偏好下动力电池再制造供应链最优决策与协调研究

考虑动力电池剩余容量不确定特征,构建由电池供应商和汽车制造商组成的再制造供应链,分别探讨决策双方完全理性、单向非理性偏好和双向非理性偏好等5种决策情形下的均衡解。研究发现:动力电池再制造容量起始点对回收量具有正向作用。在双向非理性偏好情形下,供应商的利他(公平)偏好程度增加导致制造商和系统总利润提高(降低),而自身利润总是降低;制造商的非理性偏好对供应链成员及系统利润的影响与供应商的非理性偏好程度有关。在单向非理性情形下,供应链成员的利他(公平)偏好程度增加导致自身利润下降(上升)而对方利润上升(下降)。两部定价契约和收益共享契约能够实现双向非理性偏好情形下再制造供应链的协调。

基于KPCA-CNN-DBiGRU模型的短期负荷预测方法

本文针对已有神经网络模型在短期负荷预测中输入维度过高、预测误差较大等问题,提出了一种结合核主成分分析、卷积神经网络和深度双向门控循环单元的短期负荷预测方法。先运用核主成分分析法对原始高维输入变量进行降维,再通过卷积深度双向门控循环单元网络模型进行负荷预测。以第九届全国电工数学建模竞赛试题A题中的负荷数据作为实际算例,结果表明所提方法较降维之前预测误差大大降低,与已有预测方法相比也有大幅的误差降低。

边缘信息增强的显著性目标检测网络

针对显著性目标检测任务中识别结果边缘模糊的问题,提出了一种能够充分利用边缘信息增强边缘像素置信度的新模型。该网络主要有两个创新点:设计三重注意力模块,利用预测图的特点直接生成前景、背景和边缘注意力,并且生成注意力权重的过程不增加任何参数;设计边缘预测模块,在分辨率较高的网络浅层进行有监督的边缘预测,并与网络深层的显著图预测融合,细化了边缘。在6种常用公开数据集上用定性和定量的方法评估了该模型,并且与其他模型进行充分对比,证明设计的新模型能够取得最优的效果。此外,该模型参数量为30.28 M,可以在GTX 1080 Ti显卡上达到31帧·s^(-1)的预测速度。

川滇主要断裂带应力应变积累速率的三维有限元模拟:初步结果

川滇地区构造活动强烈,活动断裂众多,强震活动频繁.了解主要活动断裂的应力应变积累速率对于评估该区的长期地震危险性具有重要参考作用.本文新建立川滇地区及其主要活动断裂的三维黏弹性有限元模型,其中考虑了该区的岩石圈结构分层以及介质在水平和深度方向的不均匀性;采用1996—2018年的平均GPS水平速度场约束模型的侧边界,同时考虑川滇地块深部介质的拖曳力过程,模拟计算了构造加载作用下模型的动力学响应——区域变形特征和断裂的应力积累速率.模拟的位移场能很好拟合GPS观测的速度场,模拟的水平主应力方向在川滇块体和华南块体西缘与地震震源主应力方向相符,反映所建模型与模拟结果有较好的可信度.尝试将模拟的应力积累速率与基于GPS/GNSS观测的应变速率相结合,计算能反映区域地壳应变积累程度的弹性应变能密度分布;讨论了主要断裂带的背景应力、弹性应变能密度和库仑应力积累速率与M≥6.0地震发生的关系.结果显示除了模型边界附近的应力奇异地带外,川滇其余地区1996年以来M≥6.0地震大多数发生在模拟应力积累速率高或次高的断裂带(段),以及弹性应变能密度积累速率中偏高的断裂带(段).在模拟的背景应力速率高而且库仑应力增长快的龙门山断裂带南段和鲜水河断裂带最南段,分别在本文写作和定稿阶段发生2022年6月1日四川芦山M6.1地震和2022年9月5日四川泸定M6.8地震.认为研究区具有类似高或者次高的模拟应力和弹性应变能密度积累速率、但至今无强震发生和记录的断裂带(段),潜在的地震危险性需要关注.

末次冰期东海嵊山岛黄土粒度端元分析及其环境意义

【目的】东海岛屿晚更新世风尘黄土堆积是我国黄土在东部长三角及外延海域重要的拓展,深化这一区域风尘黄土沉积的物源特征和后期演化问题研究,对于认识晚更新世区域古环境变化尤为重要。【方法】在OSL测年和磁化率测试基础上,基于东海岛屿典型风尘黄土剖面(嵊山岛黄土)的粒度分析,开展了粒度组成的端元分析,探讨了其蕴含的古环境信息。【结果与结论】嵊山岛黄土沉积可提取出3个粒度端元(EM1~EM3),进一步分析发现EM1可能代表通过高空西风气流传输的远源黏粒组分,EM2可能代表以浮尘形式远距离悬浮搬运并随风力减弱而沉降堆积的细粉砂组分,EM3可能代表冬季风驱动下的近地表短距离搬运堆积的粗粉砂组分。粒度端元分析结果表明,高空西风输送的黏粒端元组分和远距离悬浮运移的浮尘端元组分可能是沉积剖面主要粉尘来源;综合年代学结果、百分频率磁化率和颗粒中值粒径等参数分析,认为东海嵊山岛黄土沉积过程在MIS3阶段先后经历暖湿—冷干—暖湿的旋回波动;并且,所记录的MIS3阶段气候波动以及MIS2阶段末次冰盛期和冰消期的古环境变化同深海氧同位素和古海平面变化趋势相对应,说明东海陆架区域该时期环境演变与全球性气候波动相协同。

课程思政在高职汽车专业课程教学中的实施路径探索

推动课程思政建设是当今教育发展的要求。基于高职汽车专业发展的特点,剖析了课程思政建设在高职汽车专业课程教学中实施的必要性。结合汽车专业大国工匠及劳动模范的优秀事迹,挖掘高职汽车专业课程的思政元素,开发课程思政资源,探讨课程思政在高职汽车专业课程教学中的实现路径,从而推动高职汽车专业课程的课程思政建设向纵深发展。

边缘辅助群智感知位置隐私保护多任务分配机制

为了解决群智感知中隐私泄露和多任务分配的问题,提出了一种边缘辅助群智感知位置隐私保护(EALP)多任务分配机制。首先,考虑群感知任务具有地理相近特征,利用改进的模糊聚类(FCM)算法对任务位置进行聚类组合,改进聚类数目指标,提高多任务分配的合理性。接着,为了防止云平台和感知用户之间的共谋,在任务分配阶段,提出一种位置隐私保护协议,在感知用户、云服务器和边缘节点之间部署同态加密,云感知平台能够安全地计算感知用户的移动距离,而不知道感知用户的位置和任务聚类中心位置。最后,提出了一种基于蚁群算法多任务分配优化方案,兼顾平台和感知用户两者利益,优化感知用户执行任务路径。实验结果表明,与同类方法相比,所提机制在保护位置隐私的前提下提高了任务完成率,降低了系统的感知成本和用户移动成本。

0.2~2.0GHz100W超宽带GaN功率放大器

设计并实现了一款基于0.25μm GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺的100 W超宽带功率放大器。基于SiC无源工艺设计了集成无源器件(IPD)输入预匹配电路芯片;设计了基于陶瓷基片的T型集成输出预匹配电路;基于建立的传输线变压器(TLT)的精确模型,设计了宽带阻抗变换器,在超宽频带内将50Ω的端口阻抗变换至约12.5Ω,再通过多节微带电路与预匹配后的GaN HEMT芯片实现阻抗匹配。最终,以较小的电路尺寸实现了功率放大器的超宽带性能指标。测试结果表明,功率放大器在0.2~2.0 GHz频带内,在漏极电压36 V、输入功率9 W、连续波的工作条件下,输出功率大于103 W,漏极效率大于50%,输入电压驻波比(VSWR)≤2.5。

CBL教学法联合MDT翻转课堂在乳腺癌超声教学中的应用

基于案例教学法(case-based learning,CBL)联合多学科联合会诊(multi-disciplinary treatment,MDT)翻转课堂是“以学生为中心”的全新教学模式,改变了过去“以教师为中心”的传统教学模式。乳腺超声是一门实践性强的学科,这种全新的教学理念和教学模式,让学生进一步了解乳腺癌的诊疗模式,有助于拓展学生思维,提高自主学习能力;加强学生之间的交流合作,培养团队协作能力;培养学生学习兴趣,提高综合分析病例的能力。在今后的教学中,基于CBL教学法联合MDT翻转课堂在乳腺癌的超声教学中将被不断推广应用,进一步推动不同学科之间的融合式教学,为传统课堂教学变革带来新的曙光。

碳中和目标下中国森林碳储量、碳汇变化预估与潜力提升途径

增强森林固碳增汇功能是减缓大气二氧化碳浓度上升和全球气候变暖的重要手段,也是实现碳中和国家战略目标的有效途径。本研究基于文献分析法和模型模拟,系统阐述中国森林碳储量和碳汇现状、动态变化与潜力提升途径。根据国家森林资源连续清查数据测算的森林植被碳储量近5年平均年增长0.152 Pg(以C计),2000s—2010s中国陆地生态系统碳汇量约229.7 Tg·a^(-1)(以C计),其中森林植被(指乔木林)碳储量约增加150.6 Tg·a^(-1)(以C计),约占整个陆地生态系统植被碳汇量的65.6%。过去70年,中国森林已从碳源转变为逐渐增强的碳汇。在森林面积保持不变的情景下,相比2000s—2010s时段,2030年后现有乔木林的生物量碳汇将有所下降;如果森林面积未来持续增加,2030—2050年中国新增乔木林的碳汇量仍将呈增加趋势。在全球变化背景下,气候变化及其引发的风险(极端干旱与热浪事件、森林火灾、病虫害等)可能会削弱森林碳汇功能。为维持并提升森林碳储量和碳汇潜力,需要采取森林碳储与碳汇双增以及森林碳汇与木质林产品碳库协同提升的策略,从保碳、增碳、扩碳和碳资源化利用的汇转移4个途径对森林资源实施保护修复、精准绿化、科学经营与合理利用以及多时空尺度的优化布局,同时重视森林土壤碳库增汇的长期效应。在林业减缓和适应气候变化框架下,森林碳汇潜力提升未来研究重点是科学推进国土绿化适宜造林地和树种选择,森林经营增汇技术,森林碳储、碳汇协同提升与木质产品库的碳汇转移与存续的时空配置优化模式,森林土壤固碳增汇机制以及潜力研究,准确评估森林碳汇对实现国家碳中和目标的贡献及其时间表和路线图。

基于区块链的用户自定义位置共享方案

针对移动社交网络位置共享服务存在的隐私泄漏问题,提出基于区块链的用户自定义位置共享(BUDLS)方案.基于区块链实现位置信息分布式管理,防止中央服务器收集大量用户隐私,增强用户位置信息的可控性.设计基于公钥数字签名和同态加密相结合的加密机制,防止位置信息被攻击者非法获取.定义灵活的访问控制策略,根据用户需要提供可靠的服务.安全分析验证结果显示,BUDLS方案满足隐私安全目标.仿真实验结果表明,相比传统方案,BUDLS方案降低了时间成本,提高了位置查询的准确性,有效保护了移动社交网络平台用户的位置隐私.

基于VMD-ISSA-GRU组合模型的短期风电功率预测

为解决风速不确定性和波动性造成风电功率预测精度不高的问题,提出一种基于变分模态分解(VMD)、改进麻雀搜索算法(ISSA)和门控循环神经网络(GRU)的VMD-ISSA-GRU组合模型。首先,利用中心频率法确定采用VMD分解后的模态分量个数,这样有效避免了过分解或者分解不充分。其次引入混沌映射、非线性递减权重以及一个突变策略来改进麻雀搜索算法,用于优化门控循环神经网络,然后对分解得到的各个子序列建立ISSA-GRU预测模型,最后叠加每个子序列的预测值得到最终的预测值。将该模型用于实际风电功率预测,实验结果表明:VMD-ISSA-GRU组合模型的平均绝对误差、平均绝对百分比误差、均方根误差分别为1.2118MW、1.8900及1.5916MW;相较于传统的GRU、长短时记忆(LSTM)神经网络、BiLSTM(Bi-directional LSTM)神经网络模型以及其他组合模型在预测精度上都有明显的提升,能很好地解决风电功率预测精度不高的问题.

苦味受体的非味觉功能研究进展

苦味的识别对动物生存至关重要,该过程由苦味受体介导。食物中的化学物质刺激口腔内的苦味感受器,经信号传导反馈给大脑,产生苦味感知并最终影响食物的选择和排斥。除了基本的味觉功能,苦味受体在口腔外的其他器官和组织中普遍表达,在细胞增殖、代谢调控、免疫反应等重要的生理生化过程中发挥作用。尽管苦味受体的蛋白结构仍未得到全部解析,具体的功能和作用机制未知,但由于其亚型众多且分布广泛,是理想的靶点,并将成为各类疾病治疗的重要探究方向。本文介绍苦味受体在口腔外部分器官组织中的表达和在相关疾病中的研究进展,有助于全面系统理解苦味受体的重要作用。

日本脑计划实施的经验及启示

目前脑计划已成为主要发达国家科技竞争的重点领域。日本脑计划启动时间较早,已取得了较丰富的经验与成果,可为中国脑计划的实施和优化提供经验借鉴。解析日本脑计划的发起过程、保障措施、管理结构以及主要研究成果等,发现日本脑计划是在充分的科学论证基础上提出,政府提供了稳定且充足的经费支持,由领域内号召力和影响力较高的机构统领和协调实施,人才国际化始终作为团队建设和人才政策的重要标准,同时政策体系上既有兼顾长期的战略规划又有专项的人才支持政策和脑库建设保护法律等全方位保障其顺利实施。借鉴日本经验,未来中国脑计划的实施战略可结合自身发展实际,将团队建设的国际化、资金保障的稳定性、科研伦理管理的规范化、参与机构的协调性等作为主要优化方向。

斜盘式轴向柱塞泵空化特性分析

针对斜盘式轴向柱塞泵的空化现象,建立了斜盘式轴向柱塞泵全流域模型,采用计算流体力学方法研究了全流域空化特性分布,分析了排油口负载压力、缸体转速和斜盘倾角等工况参数对全流域空化特性的影响规律。研究表明:空化主要发生在吸油区的吸油口、配流盘和柱塞腔区域,空化随气相体积分数增大而加重;排油口负载压力由10 MPa增至30 MPa,吸油口、配流盘和柱塞腔气相体积分数峰值分别由6.28%增至6.68%、5.91%增至7.13%、10.03%增至11.23%;缸体转速由2 200 r/min增至3 000 r/min,吸油口、配流盘和柱塞腔气相体积分数峰值分别由6.39%增至6.41%、6.26%增至10.54%、7.13%增至10.16%;斜盘倾角由3.64°增至5.64°,吸油口、配流盘和柱塞腔气相体积分数峰值分别由6.34%增至6.41%、14.7%降低至13.9%、10.16%增至11.66%。斜盘式轴向柱塞泵在实际设计中,排油口负载压力、缸体转速和斜盘倾角的取值在合理范围内越低越好,斜盘倾角取值存在最优区间。

口服中药治疗慢性阻塞性肺疾病急性加重随机对照试验的文献特征及结局指标研究

背景口服中药在慢性阻塞性肺疾病急性加重(AECOPD)的治疗中应用广泛,但相关临床试验的结局指标尚未得到统一和规范。目的通过筛选已发表的以口服中药为AECOPD治疗措施的随机对照试验(RCT),总结其文献特征和选用的结局指标情况,为中医药治疗AECOPD临床试验设计和结局指标选择提供参考。方法计算机检索中国知网、万方数据知识服务平台、维普网、中国生物医学文献数据库、PubMed、Embase、Web of Science、Cochrane Library、ClinicalTrials.gov、中国临床试验注册中心,获取口服中药治疗AECOPD的RCT和临床试验注册方案,检索时限为2018年1月—2022年10月。由2位评价员独立筛选文献、提取资料后,采用定性分析的方法,对纳入研究的结局指标选择情况进行描述。结果纳入578篇文献,包含574篇已报告试验结果的RCT及4个临床试验注册方案。574篇RCT共纳入51508例患者。88篇文献在纳入标准中限定了患者的疾病分级,361篇文献在纳入标准中限定了中医证型,6篇文献报告了盲法,6篇文献提及了随访。纳入文献共涉及4030个结局指标,单篇文献结局指标数量范围为1~24个。按照结局指标的功能属性,将其归为8个指标域:中医症状/证候、症状/体征、理化检测、生活质量、远期预后、经济学评估、安全性评价、其他,报告率最高的指标域是理化检测,报告频次排名前5位的结局指标项目是:有效率(11.5%)、第1秒用力呼气容积(7.5%)、中医症状/证候评分(7.0%)、第1秒用力呼气容积/用力肺活量(6.8%)、用力肺活量(4.6%)。445篇文献报告了有效率的组成,报告率排名前5位的研究指标依次为症状(423篇)、体征(281篇)、中医证候评分(203篇)、实验室检查(89篇)、肺功能(71篇)。结论口服中药治疗AECOPD的RCT涉及的结局指标数量多、范围广,纳入的文献在不同程度上关注了口服中药对AECOPD患者的症状体征、理化检测指标、生活质量、远期预后、经济学评价和安全性结局等方面的影响。但结局指标的选择仍存在多方面的问题:结局指标主次不清;主要关注替代终点,对临床终点的关注不足;对卫生经济学指标关注不足;有效性参考来源不一、判断标准不一。研究者可参考已发表的核心指标集,合理设计结局指标,以提高中医药临床研究的质量。

以人工智能驱动的新质生产力赋能交通运输高质量发展的思考与对策建议

交通运输行业是新质生产力的重要发展领域,发展新质生产力是构建现代化交通运输产业体系,加快交通强国建设,实现行业转型升级和高质量发展的必由之路。为厘清新质生产力与交通运输高质量发展的关系,首先基于高质量发展视域,分析了新质生产力与人工智能的关系,在此基础上,论述了人工智能驱动的新质生产力赋能行业高质量发展的战略意义及其影响,最后提出相关实施路径与加快交通数据市场化进程、构建AI大模型底座和行业数据标准样本集、提升交通知识分析和服务能力、加快交通科技创新与成果转化、强化人才培养等5方面的对策建议,可为行业数字化转型升级与高质量发展提供理论支撑。