大尺度驱动因子对新疆极端冷事件的单一与耦合影响

全球变暖背景下,偶发极端冷事件产生的重大灾害损失不容忽视。探究区域极端冷事件的大尺度驱动因子的耦合影响,对预估和应对气候变化产生的极端灾害具有重要意义。本文基于新疆1961—2016年53个气象站点的逐日气温资料,通过反距离加权等方法对极端冷事件的时空演变特征进行分析;利用交叉小波变换对6个极端冷指数与大尺度驱动因子--北极涛动(AO)、北大西洋涛动(NAO)和厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)进行多尺度分析;使用参数假设检验对大尺度驱动因子单一/耦合模态下的冷指数变化进行统计学显著性检验,随后对大尺度环流机制进行距平合成分析。结果表明:年均冷指数在时间尺度上均有显著性变化,新疆气温有明显的变暖趋势;空间尺度上冷指数在北疆、东疆和伊犁河谷地区的变化幅度远大于其他区域,存在空间差异性。AO、NAO与冷指数的相关性较强,ENSO与冷指数相关关系最弱但存在明显的时滞效应,大尺度驱动因子对极端冷指数的总体影响程度为AO>NAO>ENSO。单一模态下,极端冷事件在AO负位相、NAO负位相和La Niña事件期间易发生。耦合模态下,EI Niño-AO正位相和EI Niño-NAO正位相配置下冷日日数偏多;EI Niño-NAO负位相配置时极端低温值更小;La Niña-AO负位相和La Niña-NAO正位相时极端冷事件发生的可能性更大。EI Niño(La Niña)事件对AO(NAO)有一定的调制作用。新疆极端冷事件更易出现在La Niña-AO负位相、La Niña-NAO正位相时期,成因与亚欧大陆中高纬度位势异常导致冷空气路径偏西、乌拉尔阻塞加强与偏北气流影响新疆有关。

基于低通保边滤波和尺度约束大津法的网格空间多尺度聚类方法

现有网格空间多尺度聚类方法未能将尺度因子作为模型参数实现尺度驱动的阈值提取,导致算法调参困难,难以全面挖掘空间数据的分布模式。海量空间点数据蕴含的信息更丰富,层次结构也更复杂,对聚类算法的参数自动化和计算效率提出了更高的要求。针对上述问题,该文从数据尺度和观察尺度提出了一种适用于海量数据的多尺度聚类挖掘方法:分别通过网格多分辨率和低通保边滤波器的尺度拓展机制实现了数据尺度和观察尺度上的尺度变换;将观察尺度层级作为参数引入大津法中,实现了观察尺度的密度阈值自动提取。实验结果表明:相比于传统低通滤波,该滤波方法具有良好的去噪保边效果;多尺度密度阈值提取算法能够有效地捕捉数据集中丰富的多层次信息,且计算复杂度低,可用于快速挖掘各类海量空间点数据中的多层次空间结构。

新型箝位式压电电机的设计研究

针对传统箝位式压电电机在谐振态下工作时,方波振动的箝位部分结构设计复杂问题,提出一种新型箝位式压电电机。该电机箝位部分与驱动部分均由同频正弦电压驱动实现正弦振动,通过定子对动子的箝位接触,实现动子单向输出运动。相较于传统箝位式压电电机和超声电机,该电机的定子结构设计无需采用模态简并,结构设计难度降低。利用有限元仿真确定定、动子结构参数,制造样机并搭建实验平台。对箝位部分分别采用正弦波与方波做激励,再对驱动部分进行波形对比,表明正弦波亦能达到预期效果。实验结果表明:准静态时,激励电压频率为250 Hz、电压峰峰值V为10 V时,步进距离为0.5μm,步进速度0.13 mm/s;谐振态时,激励电压频率为540 Hz、电压峰峰值V为70 V时,步进距离为32μm,步进速度16.9 mm/s;该电机可兼顾低频高分辨率和高频高速输出以实现跨尺度工作。

冗余驱动变后掠机翼驱动机构优化设计与分析

为满足对宽速域变后掠飞行器的迫切需求,设计了一种适用于分布式驱动的局部旋转变后掠机翼的过约束冗余驱动机构。以传动性能为指标对单元驱动机构进行尺度初步设计,后结合SQP(sequence quadratic program)算法以机构变形全过程的能量转化率为优化目标对机构尺度进行了优化,优化后的驱动机构在恒定作用力下的输出功提高了44.3%,能量转化率提高了37.5%,驱动距离缩短了9.7%。为解决多个驱动支链驱动力如何分配的问题,将分析超静定结构内力的力法与传统机构受力分析方法结合提出一种准静态驱动力的求解方法,对一定负载及构件材料条件下的四翼梁模型进行了驱动力计算并基于ADAMS(automatic dynamic analysis of mechanical system)在相同负载及构件材料条件下做了动力学仿真实验验证驱动力分配模型的精确度,误差分析显示该模型对于准静态驱动过程驱动力计算误差小于5.5%。最后综合仿真结果及驱动机构的质量对驱动链数目进行优化,确定了最佳驱动链数目为3个。

地理信息科学中尺度问题的30年研究现状

尺度在地学中无处不在,地理信息科学也不例外。自Abler 1987年将尺度列为地理信息的几个重要科学问题之一,30年来,各国学者为尺度问题做了大量的研究工作。试图对这30年的研究作一简单的回顾,明析已解决的部分问题和尚需进一步努力的方向。讨论的重点是Goodchild等提出的5大关键问题,即尺度不变量、改变尺度的能力、尺度效应的度量、尺度作为过程模型中的参数及多尺度方法的实施。通过讨论发现,尺度效应得到了很好的研究,但主要是针对数据尺度,多种尺度(如数据尺度和分析尺度)的联合效应研究仍然严重贫乏;现在有很多转换模型可供使用,但是有些方法的理论基础不够完美;“尺度作为过程模型中的参数”这一问题最任重道远;尺度变换引起的信息量变化缺乏系统研究。这些问题需要引起高度的重视。