ERA5-Land青藏高原湖冰特征误差分析及FLake模式改进

青藏高原上湖泊众多,其中大多数被季节性湖冰覆盖。湖冰对气候变化响应敏感,其生消过程会显著改变湖-气交换通量。而现有的高原湖冰长时间观测数据较少,需要利用湖冰再分析资料进行研究。但目前对ERA5-Land湖冰资料在高原的适用性及改进方法还不甚清楚。因此,本文首先利用2010-2022年青海湖和鄂陵湖的湖冰观测数据,评估了ERA5-Land再分析资料对青藏高原典型湖泊湖冰特征的模拟能力。结果表明:ERA5-Land资料对青海湖和鄂陵湖的冰厚平均高估0.54~0.62 m,对封冻期天数高估约68 d·a^(-1)。其次对再分析湖冰数据误差来源进行分析,通过对比ERA5-Land和鄂陵湖观测资料及其各自驱动模式的模拟结果,得出误差主要来源于输出ERA5-Land湖冰数据的FLake一维湖泊模式。最后基于2010-2022年青海湖和鄂陵湖的MCD43A3地表反照率产品,利用其多年平均反照率和动态日均反照率改进了FLake模型,模拟冰厚平均偏差可分别减小85%和90%,封冻期天数的模拟偏差减小了约6d·a^(-1)和8d·a^(-1)。两种方法均可以改进FLake模型对湖冰的模拟效果,特别是对积雪覆盖时间较长的湖泊,动态反照率方法改进效果更明显。本研究揭示了ERA5-Land湖冰特征的主要误差来源为FLake模式中的湖冰反照率,并对该参数进行了改进,提高了模型对湖冰的模拟效果,可为提高ERA5-Land再分析湖冰数据在青藏高原典型湖泊的模拟精度提供参考。

青海湖入湖口水温演变初步研究

受全球气候变暖的影响,青藏高原湖泊、河流的温度显著升高,水温变化与水生生物的繁育息息相关,但目前对于青海湖裸鲤洄游产卵的重要场所——河流入湖口的水温研究较少,水温变化对于裸鲤产卵的影响也尚不明确。因此本研究基于刚察气象站观测数据、中国区域地面气象要素驱动数据集(CMFD)、欧洲中期天气预报中心第五代陆面再分析数据集(ERA5-Land)、第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)的多模式数据,尝试利用Fresh water Lake Model(简称FLake模式)模拟青海湖最大支流布哈河入湖口处水温并评估其适用性,探讨了再分析数据和CMIP6多模式数据驱动模拟历史(1981—2014年)水温的集合的优越性,预估了未来时期(2024—2100年)三种情景下的水温演变及成因,结果表明:(1)CMFD和ERA5-Land模拟水温的集合优于单个模式的模拟水温且在短期和长期模拟结果精度都较好,CMIP6多模式长期的模拟水温集合优于单个模式的模拟水温,可以较好的再现再分析数据模拟水温的集合。(2)未来布哈河入湖口的水温随着排放强度的增加显著升高,与水温呈正相关的气象因子从大到小依次为气温、比湿、向下长波辐射和向下短波辐射,呈负相关的气象因子是风速;除远期高排放情景(SSP585)的向下短波辐射,其他情景的气象因子与水温的关系均通过了95%的显著性检验。(3)近期(2024—2040年),三种情景的水温较历史时期均有少许升高,水温间的差异不大,青海湖裸鲤产卵的窗口期略微缩短,水温升高会对裸鲤的产卵造成轻微影响;中期(2041—2060年),三种情景的水温进一步升高,水温间的差异逐渐显现,裸鲤的产卵窗口期明显缩短,水温升高对裸鲤的产卵有一定的危害;远期(2081—2100年),三种情景的水温差异更显著,SSP126和SSP245情景的升高速率减慢;SSP585情景的水温升高速率依旧加快,水温持续升高导致裸鲤的产卵窗口期显著缩短,一定程度限制了青海湖裸鲤的产卵活动。

一种支持产品开发的数据仓库模型

当前的数据仓库系统主要采用雪花模型,但是它存在着存取效率低等缺点。我们的数据仓库系统是依据市场的销售量情况,来支持产品开发决策,直接采用雪花模型将难以满足要求。本文在常用的雪花模型的基础上融入面向对象技术的一些思想,提出了一种对象和雪花模型混合的数据仓库模型,并用实验数据验证了该模型的高效存取能力。

应用ASLT法预测燕麦片货架期

以裸燕麦片和皮燕麦片为材料,采用加速预测货架期法,将样品分别置于65℃和75℃条件下加热,以脂肪酸值和丙二醛含量为评价指标,应用Arrhenius相关模型及热力学理论和统计学原理,预测两种燕麦片的货架期。结果表明,65℃条件下处理燕麦片,随着时间的延长,脂肪酸值和丙二醛含量呈现缓慢上升趋势,而在75℃条件下处理燕麦片,则随着时间的延长,脂肪酸值和丙二醛含量呈现快速上升趋势。游离脂肪酸的生成在65℃和75℃均遵循0级反应动力学,丙二醛的生成在65℃和75℃均遵循1级反应动力学;根据Arrhenius相关模型和统计学原理得出裸燕麦片的货架期约为585 d,皮燕麦片的货架期约为274 d。

微米木纤维颈椎夹板的研制

以微米木纤维为材料替代国内外广泛采用的塑料与石膏而制作颈椎夹板,具有环保、绿色、与人体皮肤相容性好等优点。微米木纤维颈椎夹板是一种规则空间曲面加工的木质工件,为解决其双曲面造型的加工难题,目前这种复杂的夹板造型多先在专用模压机床上直接加工出不同曲线形状的夹板,之后使用普通数控机床或加工中心来进行形状修正。而建立微米木纤维颈椎夹板空间曲面的通用数学模型,利用模型参数驱动的通用性,直接由模型方程输入人体颈部相关尺寸参数,即可获得不同人群所需的加工尺寸,实现在一台机床上完成不规则曲面自动加工,可保证颈椎夹板造型的美观,并降低生产成本。VC++6.0对微米木纤维颈椎夹板造型进行的仿真验证表明,所建立的数学模型具有良好的精确性、通用性和实用性,为微米木纤维颈椎夹板加工系统的开发奠定理论基础。

PMI泡沫夹层结构雷达天线罩间接热-结构耦合分析与实验研究

机载PMI泡沫夹层结构雷达天线罩在环境温度变化时将产生表面变形现象并影响其使用性能,但对天线罩热变形结果进行实时检测分析具有一定难度。通过ANSYS间接热-结构耦合法建立了分析模型,对天线罩进行了计算分析,采用热膨胀片状模型进行了理论分析,在此基础上,设计并开展了温度冲击实验研究。结果表明, PMI夹层结构天线罩的热-结构耦合变形综合应变趋势是棱边处膨胀程度最大,由边缘至天线罩透波面中心处,膨胀程度逐渐减小;间接热-结构耦合计算应变值与实测应变值之间平均相差35.08%,间接热-结构耦合分析方法与模型具有一定的可信性。

用高能球磨制备一维纳米片状锌粉的碰撞模型研究

利用Benjaminm碰撞模型推导出适用于高能研磨制备片状锌粉研磨过程中研磨时间t与粉体片厚L和粒度D50的计算关系式,该模型也可推广应用到高能球磨制备其他一维纳米片状金属及合金粉体,通过建立球磨过程的碰撞模型,可以计算出粉体各技术指标之间的关系,实现指导试验研究过程、优化工艺的目的。

钢管数控仿形锯锯片的研制和应用

随着我国大规格ERW焊管机组的不断建成投产,钢管数控仿形锯机及仿形锯片的应用越来越多,目前主要从德、美、日等国进口。由于其具备了高效、优质、节能、低噪、安全等优点,钢管仿形锯切成为一种先进的钢管切断新技术。为了替代进口锯片,唐山冶金锯片有限公司进行了一系列的研发工作,为国内钢管企业提供了高性价比的数控仿形锯片产品。

数据仓库逻辑建模的初步探讨

针对逻辑建模在数据仓库构建过程中的重要性,介绍了数据仓库创建的基本步骤,并利用实例深入而详细地研究了逻辑模型的设计,分析了几种逻辑模型的特点及其使用场合。

核壳型磁性颗粒微波磁导率模拟与实验研究

采用有效媒质理论模拟和实验验证的方法，研究了核壳型磁性颗粒的微波磁导率。结果表明：核壳结构有利于提高微波下颗粒的复磁导率，2GHz时，其实部比氧化后的颗粒提高6％-12％，虚部提高15％～30％。片状椭球形核壳结构优于球形核壳结构，2GHz时，20nm壳层厚的片状颗粒的复磁导率为4．85—1．71 i，而同壳层厚的球状颗粒为4．55—1．31 i。在核壳结构的颗粒中，壳层厚度薄有利于改善磁导率。

高能球磨制备纳米片状铝粉碰撞模型

利用Benjaminm碰撞模型推导出高能研磨制备片状铝粉研磨过程中研磨时间与粉体片厚和片状铝粉中位径D50的关系方程式，研究结果表明，研磨时间与纳米粉体片厚呈反比关系，与粉体的平均粒度D50呈正比关系。用该模型计算的片厚与D50跟实验值吻合较好。该模型也可推广应用到高能球磨制备其他纳米片状金属及合金粉体，以及用于指导工业生产和优化工艺。

鲜切草鱼薄片中热死环丝菌生长预测模型的构建

以鲜切草鱼(Ctenopharynodon idellus)薄片为试验材料,研究了不同贮藏温度下鲜切草鱼薄片中热死环丝菌(Brochothrix thermosphacta)的生长状况,构建了热死环丝菌的生长预测模型。结果表明,Gompertz模型能较好地描述草鱼薄片中热死环丝菌在不同贮藏温度下的生长情况。温度与Umax(最大比生长速率)和LPD(延滞时间)的关系,用平方根模型描述呈良好线性关系,统计分析结果表明二级模型拟合效果非常显著。

青海湖热力状况对气候变化响应的数值研究

湖泊对气候变化非常敏感,是气候变化的指示器。青藏高原湖泊众多,但由于观测数据的缺乏,目前对全球变暖背景下高原湖泊热力状况的研究依然不足且多为短期研究。利用中国科学院青藏高原研究所(ITPCAS)开发的中国区域高时空分辨率地面气象要素驱动数据集、MODIS地表温度数据、青海湖浮标观测数据,分析了Freshwater Lake Model(简称Flake模式)在青海湖的适用性,揭示了青海湖热力状况对气候变化的响应。结果表明,Flake模式能够很好的模拟出青海湖的热力状况,但对夏季与秋季的湖表面水温(特别是夜间)模拟偏高,部分是驱动数据误差造成的,修正驱动数据后模拟效果得到改善。对1989 2012年Flake模拟的湖表面温度与ITPCAS数据不同驱动要素之间的年际变化趋势与相关性进行分析,发现青海湖表面温度呈现上升趋势,与气温、向下长波辐射有较好的正相关性,而与风速负相关。内部热力状况的模拟结果显示,青海湖混合层温度基本全年呈上升趋势,其中5、6月及12月增温最显著;湖泊底层温度在5月以及12月的两次季节性翻转时期呈上升趋势,在6 10月湖水分层期呈下降趋势,分层期湖泊上层温度升高会加强湖水层结稳定性,使湖水混合减弱,导致底层温度下降。

闪光铝粉颜料的制备研究

建立了制备片状铝粉颜料的物理数学模型,以行星磨试验研究铝粉的研磨过程,提出了铝粉粉碎分三个阶段的观点;通过优化工艺参数制备出了形貌规整、表面光洁的闪光铝粉颜料。

基于内聚力模型的白点萌生机理研究

基于内聚力理论、氢压理论和应力作用下氢富集理论,在以往孔洞锻合研究的基础上,建立了白点萌生扩展的有限元分析模型。研究了初始氢浓度、裂纹长度以及多裂纹耦合作用等多种因素对白点萌生的影响,确定了不同条件下白点萌生的临界氢浓度及其变化趋势。结果表明,氢对白点萌生具有重要的影响,在白点萌生过程中,高浓度的氢聚集在裂纹端部,极大地降低了钢的内聚力强度;对于单裂纹,随着裂纹长度的增加,白点萌生的临界氢浓度逐渐减小并趋于稳定值;当多个密集小裂纹同时存在时,裂纹间的耦合效应会导致小裂纹有贯穿形成大裂纹的趋势,而远端裂纹的耦合效应则相对较小;对于多裂纹,白点萌生临界氢浓度具有随裂纹个数的增加而线性递减的趋势。

商业银行数据仓库建模研究与设计

数据仓库建模在商业银行决策支持过程中具有重要意义。文章从整个商业银行的业务和管理角度,阐述和分析了商业银行数据仓库建模的相关问题和解决方案:通过界定数据仓库系统边界和确定主要的主题域,获得稳固的概念模型;在最常用的雪花模型基础上融入面向对象思想,构建对象和雪花模型混合的数据仓库逻辑模型。对商业银行数据仓库的构建具有较好的参考价值。

片冰机蒸发器的工程传热模型研究

对片冰机蒸发器的传热特点进行了分析,在一定简化基础上,建立了片冰机蒸发器的工程传热模型,得到了制冰时间、制冰厚度、蒸发温度、进水温度、结冰筒材料与壁厚等几个工程应用中的重要参数间的关联式。用该关联式预测的制冰时间与试验结果吻合良好,所建传热模型对片冰机的优化设计有指导意义。

坦桑尼亚纳钦圭阿石墨矿激电异常特征及三维建模验证

坦桑尼亚石墨矿资源丰富,东南部林迪—姆特瓦拉地区是重要的石墨成矿区,纳钦圭阿石墨矿就位于林迪地区。纳钦圭阿石墨矿赋存于元古宇片麻岩中,含矿岩石以石墨斜长片麻岩、石墨(石英)片岩等为主,是一个大型的优质大鳞片晶质石墨矿床。本次工作通过开展大功率激电测量工作,圈定激电异常,运用激电测深对低阻高极化异常特征进行查证,并结合地质资料进行综合分析,推断出石墨矿体的位置及分布。基于3DMine三维地质建模软件,分析矿区地质剖面、探槽、钻孔资料,建立石墨矿体模型,与激电剖面精确拟合验证。通过三维验证,激电异常与石墨矿体在平面和空间位置上基本吻合,说明激发极化法在石墨矿勘探方面效果明显。低阻高极化异常是该地区石墨矿的重要物探找矿标志,为该地区采用大功率激电方法勘探石墨矿提供了重要依据。

钢中微孔隙氢压强度与氢浓度

从Sieverts定律和微孔隙中分子氢和钢内溶解氢化学势平衡的理论基础出发,介绍了目前已有的几种钢内微孔隙氢压强度和氢浓度计算模型。通过对比找出了最适合应用的微孔隙氢压强度计算模型,并建立了新的微孔隙氢浓度计算模型。最后建立了钢内微孔隙氢压强度和氢浓度综合计算模型,证明了温度和孔隙率对微孔隙内氢压强度和氢浓度的重要影响。所建模型和分析结果为深入研究钢内白点的萌生扩展机制奠定了基础。

大锻件微孔隙下的氢压模型及其应力场

基于氢压理论与Griffith理论,通过分析大锻件内微孔隙的来源,建立了大锻件微孔隙在氢压下的有限元分析模型。通过数值模拟,对不同形态下的微孔隙在氢压下的应力场进行了对比分析,结果表明大锻件内原始孔洞萌生白点的可能性极小,但随着孔洞变形量的增大,在垂直于孔洞压下变形主方向的平面上,白点萌生的可能性大大提高。此外,片状裂纹上最大张应力所处的位置表明,氢压下不规则裂纹有向圆形扩展的趋势,这就解释了为何在锻件截面上观察到的白点多为圆形或椭圆形。研究结果为大锻件白点萌生的力学研究奠定了理论基础。