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。

托普台南区块断溶体油藏栅状断片结构数值模拟

塔河油田托普台南区块断溶体油藏开发初期产量高,后期暴性水淹和快速见水井多,产量递减快,针对此类特征,目前尚未建立较好的模拟方法。结合断溶体油藏岩溶特征、地震特征、实钻井井储关系以及三带结构提出断溶体油藏栅状断片结构,根据此认识,通过融合断层自动提取技术和蚂蚁体属性,得到断裂指示因子,用以刻画栅状断片储集体,利用张量属性刻画溶蚀孔洞型储集体,建立双重介质组分模型,开展数值模拟研究。结果表明:栅状断片结构是断溶体油藏的主要导流通道;断裂指示因子比断层自动提取技术和最大似然更适合表征栅状断片结构,并在通水源处与张量属性匹配度高,在其他区域匹配性差;与单重介质模型相比,基于栅状断片结构的双重介质模型拟合精度更高,更能反映断溶体油藏生产动态特征。

胃癌根治生理性吻合术后发生胆囊结石影响因素分析

目的探讨胃癌根治生理性吻合术后胆囊结石的发病率及影响因素。方法回顾性分析2014年1月—2020年12月胃癌根治术中采用生理性吻合患者临床资料,根据胃切除范围分为近端胃切除(PG)组和远端胃切除(DG)组;以术后胆囊结石形成为终点事件,截止随访日期为2022年12月;Kaplan-Meier法绘制累积事件发生率曲线,Log-Rank检验比较PG组和DG组胆囊结石发生率差异;倾向性评分匹配平衡两组基线资料后采用稳健估计法Cox回归分析胃癌根治生理性吻合术后胆囊结石形成的影响因素。结果本研究共纳入355例患者,DG组92例,PG组263例;随访期间共有91例(25.63%)患者术后发生胆囊结石;术后2年内共有77例患者发生胆囊结石,占全部胆囊结石患者的84.61%;术后2年PG组胆囊结石的发生率(25.48%)高于DG组(10.87%),差异有统计学意义(P<0.05);倾向性评分匹配构建DG和PG组的平衡队列后对236例患者进行了评估,DG组84例,PG组152例。Cox回归分析显示近端胃切除、肝十二指肠韧带淋巴结清扫及辅助化疗是采用生理性吻合胃癌患者术后发生胆囊结石的独立危险因素;腹腔镜手术是术后发生胆囊结石的保护因素。结论胃癌根治生理性吻合术后胆囊结石的发病率在术后2年内较高;近端胃切除、肝十二指肠韧带淋巴结清扫及辅助化疗的胃癌患者术后应该密切随访,避免症状性胆囊结石的发生。

海上高含水油井分段开采的选井方法应用研究

海上边底水油藏一旦见水会迅速进入高含水阶段,而分段开采可以达到抑制高含水和延长油井寿命的目的。因此,可利用分段开采机理模型对含水上升影响因素进行敏感性分析,研究高含水油井分段开采的选井方法依据,并利用数值模拟方法进行验证。结果表明:1)底水油藏水平井含水上升影响因素敏感性大小排序为黏度>高低渗级差>高渗条带比例>最大产液>高渗段渗透率。2)根据生产动态、水平段地质资料及邻井资料将海上底水油藏高含水水平井见水模式分为线性见水全面水淹、点状见水局部水淹和多点见水全面水淹,其中点状见水局部水淹模式可进行分段开采。以典型井A1为例,利用所建选井方法流程判断含水率曲线为线状见水特征,开井含水高,水平段渗透率分段特征明显,Ⅲ-1小层水淹程度较高,A1井跟部水淹严重,且由于第1套夹层遮挡,A1井趾部水淹程度较低,为点状见水模式局部水淹,符合分段开采特征。3)针对点状见水局部水淹水平井,采用分段开采进行稳油控水,利用数值模拟方法模拟预测,分段开采方案开发较不分段方案产油量和采收率得到显著提升,验证了选井方法及分段开采的适用性。提出的选井方法流程可为现场水平井分段开采选井研究提供方法依据。

一种无人机飞行自组织网络的多目标优化方案

飞行自组织网络(FANET)是一种稳健而灵活的无线通信方式,涉及信号覆盖范围、吞吐量和电池消耗等关键因素。然而,优化这些参数仍然面临着实际挑战。本文使用递归神经网络(RNN)对影响因素进行建模,并引入自适应预测控制(APC)方法构建控制系统,深入研究机载Wi-Fi网络和FANET实验系统的综合性能。通过智能的Ad Hoc网络和AP控制方法,研究团队成功优化了无人机的通信系统容量和覆盖问题,为飞机控制带来了显著优势。

水限制环境CO_(2)与施氮交互作用对春小麦水分利用效率的影响

在模拟大气CO_(2)浓度升高环境条件下,进行了不同施氮处理对春小麦水分利用效率的影响试验,探索水资源限制地区提高春小麦水分利用率及其产量的途径。结果表明,CO_(2)浓度升高与施氮交互作用对小麦产量水分利用率有显著影响。在CO_(2)浓度升高90μmol·mol^(-1)环境条件下,135 kg·hm^(-2)和315 kg·hm^(-2)施氮处理春小麦产量的水分利用率与对照相比分别下降了5.8%和15.1%;225 kg·hm^(-2)和405 kg·hm^(-2)施氮处理春小麦产量的水分利用率与对照相比分别增加了9.3%和8.9%;225 kg·hm^(-2)和405 kg·hm^(-2)施氮处理使春小麦生物量水分利用率与对照相比分别提高了10.4%和10.8%;而135 kg·hm^(-2)和315 kg·hm^(-2)施氮处理造成春小麦生物量水分利用率不同程度地下降。90μmol·mol^(-1) CO_(2)浓度升高与施氮处理导致春小麦千粒重水分利用率下降,其中135 kg·hm^(-2)和315 kg·hm^(-2)施氮处理使春小麦千粒重水分利用率较对照分别下降了13.9%和21.2%。在CO_(2)浓度升高180μmol·mol^(-1)环境条件下,施氮处理对春小麦产量水分利用率的影响不显著。尽管施氮处理提高了春小麦生物量水分利用率,却导致春小麦千粒重水分利用率不同程度降低。综上可知,在未来大气CO_(2)浓度升高背景下,可以根据CO_(2)浓度升高幅度,从调控氮肥投入量途径入手,提高春小麦水分利用效率及其产量。

干旱灾害对粮食安全的影响及其应对技术研究进展与展望

干旱是当今世界出现频率最高、持续时间最长、危害范围最广的重大气象灾害,对全球农业、生态、社会发展和国民经济等影响巨大而广泛。农业旱灾是影响农业生产的重要因素,农业生产关乎着国家粮食安全。我国是一个农业大国,同时也是一个旱灾频发的国家,深入了解农业干旱灾害的成因、影响特征、旱灾强度、严重程度以及作物致灾的生理过程和机理等是提升农业干旱灾害监测预测预警水平、减轻和防御灾害损失、提高国家粮食安全生产需要解决的重要科学问题。本文综合回顾了国内外不同程度的农业干旱及其对粮食生产影响的最新研究进展,从农作物形态、生理、细胞和分子水平等方面探究了干旱影响特征及机制,围绕粮食生产如何有效应对农业干旱问题,评述了当前农业干旱监测的主要指标、方法、预警系统等,针对农业可持续发展和干旱新特征,讨论了当前防旱减灾和农业干旱应对的现状,强调了适应与减缓并举的一系列干旱应对措施,在此基础上结合国家、区域和行业发展需求提出了今后应着重加强的重要科学问题、研究对策及学科发展展望。

高孔高渗高含水稠油油藏剩余油分布特征及动用的主控因素

针对CFD11-1油田943砂体大量剩余油无法动用的问题,结合动态数据和生产数据,将注入流体、地层倾角、渗透率韵律和级差4种因素进行数值模拟,对油藏剩余油分布类型以及影响海上高孔高渗油藏剩余油动用的主控因素进行分析。结果表明:1)高孔高渗高含水稠油油藏的剩余油分布类型可分为油藏边缘井网未控制、井间未控制、相对低渗绕流和构造高部位4种;2)注入流体是影响不同类型剩余油动用的首要因素,说明注入流体优选和有效波及仍是未来提高海上油藏采收率的主要方向之一。注入流体与不同剩余油类型的结合应兼具经济性和环保性,例如构造高部位的气驱与活性水相比仅降低1.59个百分点;3)相比于气驱,活性水驱扩大平面波及效率,有效减弱指进效应,边部剩余油井组采出程度提高了12.88个百分点;4)剩余油动用敏感性因素分析显示,注入流体和地层倾角是影响采出程度的主控因素,受油藏高孔高渗影响,渗透率韵律和级差已经不是限制流体流动的主要因素,其对采出程度的影响不超过1%。该研究成果对海上高孔高渗稠油油藏的高效开发有一定的指导作用。

青藏高原东北边坡复杂地形重力波的数值模拟

基于2007年7月青海祁连站的野外加密探空资料,结合高分辨率的三维边界层模式,模拟研究了青藏高原东北边坡复杂地形条件下,边界层对流引起的干动力过程对该地区地形重力波产生及传播的影响机理。结果表明:在不同的背景场强迫下,高原东北边坡复杂地形上空对流和重力波的空间结构存在较大差异。当背景风向与山体垂直时,随着风速增加,山脊背风坡混合层顶附近大气不稳定能量加强,激发了下游区域较强的重力波信号,此时对流线组织性增强、重力波波列较长,高水汽含量的空气被波峰传输到较高的高度,为对流云发展提供了有利条件;当背景风向与山脊走向平行时,山顶上空对流发展旺盛,山脊背风坡混合层顶大气状态较稳定,激发的地形重力波信号较弱且波列较短,整个混合层顶附近水汽较少,对流云形成条件减弱;当背景大气浮力频率减小时,整个区域上空对流发展更加旺盛但组织性减弱,背风坡下游重力波向上传输的距离减小,信号不显著,混合层顶附近水汽分布均匀且变化幅度较小,有利于层状云发展。

西北地区气候暖湿化增强东扩特征及其形成机制与重要环境影响

西北地区地处欧亚大陆腹地,水汽来源匮乏,干旱是其主要气候特征。近年来随着区域降水的不断增加,中国西北暖湿化问题引起国际及国内相关领域科学家和社会各界的广泛关注。为了揭示中国西北气候暖湿化增强东扩特征与形成机制及其重要环境效应,科学回应社会关切,研究团队利用多源融合数据,从多尺度、多维度对中国西北暖湿化问题开展全面深入研究,发现了西北湿化趋势具有显著的非线性增强特征,且湿化正在向东扩展,本世纪内西北仍维持暖湿趋势,明确了西北陆面蒸散对气候变暖具有特殊的负反馈机制,揭示了西北湿化趋势受多因子综合驱动机制;评估了西北暖湿化对区域生态环境、水资源、农业生产和粮食安全的重要影响及其互馈效应;提出了应对西北暖湿化的技术对策,形成了“西北地区气候暖湿化增强东扩特征及其形成机制与重要环境影响”系列研究成果。基于研究的重大决策咨询报告为新时代西部大开发和黄河流域生态保护和高质量发展等国家战略发挥了重要决策支撑,成果也受到国际学界广泛关注,并入选2022年度“中国生态环境十大科技进展”。

我国夏季风过渡区陆-气相互作用研究的新进展

中国夏季风过渡区是全球陆-气相互作用强盛区域之一,也是极端天气灾害频发且易造成严重经济损失的区域,对过渡区陆-气相互作用的进一步认识将有助于提升该区域防灾减灾能力。以近年来中国气象局干旱气候变化与减灾重点实验室为平台开展的夏季风过渡区相关项目群取得的研究成果为基础,对过渡区陆-气相互作用时空分布规律、陆面水分收支对夏季风响应新特征、边界层时空变化特征及发展机制、季风与陆-气相互作用对区域气候影响、陆-气相互作用对作物产量影响以及多因子和多尺度动力学粗糙度参数化方案等方面的新进展进行系统总结,并根据夏季风过渡区陆-气作用研究的发展趋势,提出今后应在侧重加强陆-气交换多循环过程对夏季风年循环响应规律研究基础上,探讨陆-气相互作用对夏季风的多尺度动态响应,建立地表过程和大气边界层关键物理量的气候动力学关系,以改进和提升区域气候模式模拟水平。该工作对推动我国陆-气耦合过程的研究具有重要意义。

GRP78在胆管癌组织中的表达及其与预后的关系

目的:探讨葡萄糖调节蛋白78(glucose regulated protein 78,GRP78)在胆管癌组织中的表达水平及其预后价值。方法:收集胆管癌组织标本,利用iTRAQ技术筛选胆管癌组织差异蛋白。采用qRT-PCR和Western blot方法检测GRP78的表达情况。利用组织芯片和免疫组化技术研究GRP78和胆管癌预后之间的相关性。结果:利用iTRAQ技术共筛选出147个差异蛋白,其中热休克蛋白70家族成员HSPA5(GRP78)在癌组织中异常高表达。Western blot发现癌组织中GRP78蛋白表达水平均高于癌旁组织,而且GRP78 mRNA平均相对表达量在癌组织和癌旁组织中分别是2.90和0.89,两者相差3.26倍,t=4.834,P<0.001。Kaplan-Meier曲线示GRP78高表达患者的中位总生存时间和无病生存时间分别为6.83和3.74个月,而GRP78低表达患者分别为12.01和11.70个月,GRP78高表达患者总生存率低且易复发,P<0.05。单因素Cox分析指出GRP78高表达、肿瘤直径≥5 cm、肝内胆管癌、血管侵犯阳性以及高TNM分期等与胆管癌患者总生存时间和无病生存时间密切相关(P均<0.05)。多因素Cox分析发现GRP78高表达和肝内胆管癌以及肿瘤直径≥5 cm皆是胆管癌患者复发的独立危险因素(P均<0.05),并且GRP78高表达是总生存时间的独立危险因素(P<0.05)。结论:GRP78在胆管癌组织中异常高表达,并且和胆管癌预后密切相关,是一个潜在的胆管癌预后指标和治疗靶标。

上部含水层对煤层气开发效果影响的数值模拟研究

煤层气气井通常需要通过水力压裂才能实现建产。沁水盆地M区块一些煤层气气井产水量明显高于周围其他气井,存在不产气或低产气的特殊情况。由于水力压裂缝在煤层纵向上的穿透距离具有一定的不确定性,压裂过程中易将顶板砂岩水层压窜,导致气井生产动态与周围正常状态下的煤层气井差异大。为了解决这个问题,在研究工区煤层地质特征和区块顶部砂岩含水层的地质特征基础上,建立了煤层+顶部含水层的三维地质模型,应用数值模拟技术量化分析了顶板含水层对煤层气井生产状况的影响程度。综合结果表明:1)M区块15#煤层顶板以上0~20 m距离发育的含水砂岩可能是一些煤层气井产水量异常大的主要来源。如果该砂层平均孔隙度大于5%,距离煤层10 m附近有较大产水异常风险。2)排采情况及数值模拟结果表明,15#煤层顶板含水层对煤层压裂改造及降压解吸影响较大,对于煤层顶板距离含水层较近的井,可考虑进行工艺改进,释放15#煤层气产能。3)考虑了顶板含水层影响的煤层气数值模拟模型,可模拟部分气井压窜上部含水层的异常生产情况,显著提高研究区块数值模拟的历史拟合精度,提高剩余气研究的可靠性,为后续方案优化奠定基础。

祁连山云降水特征及云水资源开发利用技术研究进展与展望

地处中国西北地区的祁连山是全球气候变化下的敏感地区与生态脆弱区。近年来,在全球气候变暖背景下,祁连山冰川、雪盖加剧消融退缩,严重影响西北地区的生态环境安全。人工增雨是补充自然降水、增加地表径流、增加冰川储量的有效手段,但人工增雨受制于空中云水资源分布特征和云微物理特征影响,只有充分了解祁连山云水资源背景场特征和地形云及其降水规律,才能科学有效指导人工增雨作业。为此,本文对近十年来祁连山云水资源特征和地形云人工增雨的研究现状进行归纳总结,分别介绍了祁连山地形云的宏微观特征、水汽特征以及降水特征,重点包括大气可降水量、云水路径、水汽输送、降水效率等,以及人工增雨探测和效果评估新进展。研究发现,虽然祁连山空中云水资源分布不均,季节差异大,但可利用其变化规律进行人工增雨作业,利用云降水微物理检验、数理统计和生态效果检验等得出祁连山人工增雨具有显著效果。最后,本文指出未来对祁连山云降水的研究方向,以期为祁连山科学开展人工增雨提供参考,保护祁连山脆弱的生态环境。

术前控制营养状况评分对远端胆管癌患者根治术后短期并发症和长期结局的预测

目的探讨术前控制营养状况(CONUT)评分对行根治性切除术的远端胆管癌患者短期并发症和长期结局的影响。方法回顾性分析2017年1月—2022年9月于兰州大学第一医院普外科行远端胆管癌根治术的111例患者,根据术前血常规和生化指标计算的CONUT评分分为高CONUT(≥4分)组(51例)和低CONUT(<4分)组(60例)。比较两组患者的一般临床病理资料和术后短期结局之间的差异,运用Cox回归及预后Kaplan-Meier生存曲线分析患者的生存资料,分析影响患者总生存期和无病生存期的危险因素。结果CONUT与术后并发症、总生存期、无病生存期相关,具有统计学意义(P<0.05)。Kaplan-Meier曲线显示高CONUT组患者预后更差(P=0.0041)。多因素Logistic分析显示高CONUT评分和T分期是远端胆管癌患者行根治术后发生并发症的独立危险因素。多因素Cox回归分析显示CONUT评分、病理分期、术前存在梗阻性黄疸、分化程度和周围组织受侵犯是影响行远端胆管癌根治术患者长期结局的独立预后因素。结论术前CONUT评分是远端胆管癌患者行根治术后发生短期并发症和长期预后的独立影响因素,术前CONUT评分≥4分提示预后不佳。CONUT评分可作为远端胆管癌根治术后患者的评估指标,对术后个体化治疗具有临床意义。

养分添加与干扰对荒漠草原群落组成及构建的影响

运用混合线性模型、主成分分析和零模型方法,以乌拉特荒漠草原草本群落为研究对象,研究了短期养分添加(NPKμ,各10 g·m^(-2))和干扰对植物群落物种多样性、功能性状、土壤理化性质和群落构建过程的影响。结果表明:(1)干扰和交互处理显著降低物种丰富度和β多样性,短期养分添加显著降低土壤pH,增加土壤电导率。(2)干扰和养分添加处理下,优势物种沙生针茅(Stipa glareosa)、骆驼蓬(Peganum harmala)、猪毛菜(Salsola collina)和蒙古虫实(Corispermum mongolicum)的6个性状以及群落功能性状加权均值(Community-weighted mean, CWM)发生显著变化,揭示了干扰和养分添加促使群落优势种从保守型策略向获取型策略转变。(3)两种零模型结果表明,对照下的草本群落构建趋向于随机性过程,干扰和交互处理下的群落构建趋向于确定性过程,养分添加处理下的群落构建趋向于较弱的确定性过程。荒漠草原草本植物群落通过优势物种和关键功能性状的改变来响应和适应养分添加与干扰。

低渗透油藏精细注水产量劈分方法及应用——以安塞油田化108区块为例

多层油藏的精细注水开发效果较大程度上取决于油水井产量劈分数据的准确性。科学合理的产量劈分计算方法是搞清油水井各小层产量贡献的基础,有利于制定合适的精细注水开发调整方案,改善低渗透油藏注水开发效果。基于安塞油田化108区块,对比了KH法、KHK法和突变法三种产量劈分方法在低渗透油藏精细注水产量劈分中的应用效果,总结了影响产量劈分系数的因素及变化规律;并结合数值模拟方法对比验证,优选出适合类似化108区块的低渗透油藏产量劈分方法。结果表明,针对化108区块含水饱和度较大的区域油井,可在不同阶段采用不同的产量劈分方法,其中突变理论劈分方法更能体现层间非均质性的影响,劈分精度高且考虑因素全面。此结论对于多层合采油藏注水开发后期的有效增产具有一定的借鉴意义。

肾病综合征患者自我效能与饮食自我管理水平相关性分析

目的探究肾病综合征(NS)患者自我效能与饮食自我管理水平的相关性。方法随机抽取2019年1月至2021年2月江苏省淮安市第一人民医院收治110例NS患者作为研究对象,入院后以问卷形式收集患者人口学资料、一般自我效能感量表(GSES)各条目评分及总分和饮食相关自我管理条目评分。依照GSES评分将患者分为两组,GSES评分≤25分纳入低效能组,GSES评分>25分纳入高效能组。观察两组饮食相关自我管理各个条目评分及总分,另分析患者自我效能与饮食自我管理水平的相关性。结果两组受教育程度、家庭支持情况比较,差异有统计学意义(P<0.05)。高效能组饮食相关自我管理能力各个条目评分及总分均高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。患者自我效能与饮食相关自我管理能力各个条目相关系数ρ分别为0.350~0.923(P<0.05)。结论NS患者自我效能与饮食自我管理水平存在一定联系,临床可通过提高患者自我效能,促进其饮食自我管理水平的提升,可为患者疾病控制提供保障。

缝洞型碳酸盐岩油藏单井注气影响因素模拟分析

塔河油田是典型的缝洞型碳酸盐岩油藏。针对塔河油田油井随着注气规模与注气轮次的增加,注气效果差异大以及注气效果主控因素不明等问题,以塔河油田的一口典型单井TH12261为研究对象,运用地质建模与数值模拟软件,结合地质资料与生产特征,建立了单井注气机理模型,综合讨论了缝洞型碳酸盐岩油藏单井注气影响因素。结果表明:1)TH12261井每轮次注气开井后产油量增加,含水降低,油井注氮气有效。2)裂缝-溶洞型高渗透碳酸盐岩储层存在大量“阁楼油”,而氮气非混相驱替的主要机制是重力分异调整油水界面和地层能量补充,有利于驱替“阁楼油”。3)断裂距离对注气效果影响最大,影响幅度占41.16%;断裂渗透率影响次之,影响幅度占35.67%;水体大小影响幅度占18.75%;储集体大小的影响因素相对较弱,仅占4.42%。该研究成果对如何优化注气参数,进一步提高该类油藏采收率有一定参考意义。

社会治理:元宇宙的风险及规制

元宇宙不同于传统的现实空间,是基于区块链、数据等技术而打造的相对独立于现实空间的虚拟空间。元宇宙的兴起,在一定程度上促进了经济的发展和社会的运作,催生了新的社会风险,可能对经济、技术、法律、社会产生负面效应。因此有必要重视元宇宙的风险治理,以顺应社会结构变迁的需要,从转变法律治理方式的紧迫性出发建构体系化的治理机制。通过加强元宇宙身份认证模式,建立元宇宙监管模式、依法治理用户行为,及加强元宇宙底层技术的治理来有效防控其风险。