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科学通报 2024年第2期69卷 286-300页

作者：王岩王昊崔鹏陈德亮唐金波欧廷海郝建盛王姣张国涛雷雨伍纯昊中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地表层格局与模拟重点实验室北京100101 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室成都610299 Department of Earth Sciences University of GothenburgGothenburg 40530Sweden

自然灾害是地球系统各圈层相互作用最剧烈的一种表现形式,对人类社会有着深远的影响.气候变化导致的温度升高和降雨增多对灾害发生的水源、物源、能量等条件都有所影响,致使自然灾害出现新特点和新趋势,灾害风险急剧增加;自然灾害间的... 详细信息

自然灾害是地球系统各圈层相互作用最剧烈的一种表现形式,对人类社会有着深远的影响.气候变化导致的温度升高和降雨增多对灾害发生的水源、物源、能量等条件都有所影响,致使自然灾害出现新特点和新趋势,灾害风险急剧增加;自然灾害间的相互作用变强,促使复合灾害和级联灾害风险均有明显上升.本文归纳总结了自然灾害在强度、频率、持续时间、触发时间与位置、规模或影响范围等方面的变化规律,阐述其对气候变化的响应机制,提出气候变化灾害风险的五大科学挑战,包括:气候变化驱动的圈层相互作用和内外动力耦合致灾机制、跨时空尺度灾害发育规律、极端事件信息感知与数据驱动的风险判识、灾害动力学与风险演化规律、灾害风险管理与韧性社会构建.积极主动地应对这些挑战有助于深化对地球系统的科学理解,适应全球变化,减小灾害风险.

关键词：气候变化自然灾害灾害效应响应机制科学挑战

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冬季北极涛动对印缅地区植被NPP的显著影响

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地理学报 2023年第5期78卷 1176-1191页

作者：兰云飞龚道溢孟梦北京师范大学地理科学学部灾害风险科学研究院北京100875 北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

本文基于北极涛动(AO)指数、植被净初级生产力(NPP)和气象数据,利用回归分析、合成分析等方法定量分析了1981—2018年印缅地区植被NPP与AO的联系,结果表明:①印缅地区冬季NPP与同期AO存在明显的同位相变化,对应冬季AO指数偏高(低)一倍... 详细信息

本文基于北极涛动(AO)指数、植被净初级生产力(NPP)和气象数据,利用回归分析、合成分析等方法定量分析了1981—2018年印缅地区植被NPP与AO的联系,结果表明:①印缅地区冬季NPP与同期AO存在明显的同位相变化,对应冬季AO指数偏高(低)一倍标准差,区域平均NPP显著增加(减少)6.50 gC·m^(-2),最大增量(减少量)为20.60 gC·m^(-2),AO与NPP时间序列的相关系数达0.57;②AO主要通过波列影响印缅地区的大气环流,进而影响其降水,造成NPP的异常。伴随AO偏强正(负)位相时,一支沿副热带急流东传的Rossby波在孟加拉湾—印缅地区对流层中低层为气旋(反气旋)环流异常,造成南支槽偏强(弱),槽前西南气流水汽输送偏强(弱),同时伴随槽前上升运动偏强(弱),均利于印缅地区降水偏多(少),对应冬季AO指数偏高(低)一倍标准差,降水均显著增加,分辨率较高的ERA5和GPCC降水显著增加(减少)12.00 mm以上,AO异常年份的降水合成,其值超过90.00 mm,区域平均降水与AO指数的相关系数达0.50以上(p<0.01)。伴随1.00 mm的降水增加(减少),NPP增加(减少)超过10.10 gC·m^(-2),二者时间序列的相关系数超过0.40(p<0.01)。

关键词：植被NPP 北极涛动印缅地区降水异常冬季

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平面及空间正交异性膜的起皱过程及分析方法

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工程力学 2025年第3期42卷 42-55,112页

作者：韩庆华温晓东刘铭劼吴昊中国地震局地震工程综合模拟与城乡抗震韧性重点实验室(天津大学) 天津300350 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津300350 天津大学建筑工程学院天津300350

正交异性膜越来越广泛地应用在各种充气结构中。膜在非均匀变形的作用下很容易产生褶皱变形,因此有必要对正交异性膜的褶皱变形进行研究。对于平面正交异性膜,该文结合正交异性材料的起皱判别准则以及应力极值法,利用应力极值条件确定... 详细信息

正交异性膜越来越广泛地应用在各种充气结构中。膜在非均匀变形的作用下很容易产生褶皱变形,因此有必要对正交异性膜的褶皱变形进行研究。对于平面正交异性膜,该文结合正交异性材料的起皱判别准则以及应力极值法,利用应力极值条件确定褶皱半波长。利用应变条件确定褶皱幅值。采用最大主应力方向和最大主应变方向确定正交异性膜褶皱方向角的范围,并研究其变化规律。经过理论分析和数值模拟结果的对比,验证了提出的研究方法的可靠性。对于空间正交异性膜,该文采用有限元模型分析了其褶皱演变过程,并对比分析了采用薄膜模型和薄壳模性进行分析的区别。在上述研究的基础上,分析了处于压力气体和水耦合作用下由空间正交异性膜制成的防水气枕的气压变化情况,并利用试验结果进行了验证。研究结果为正交异性材料的工程应用提供参考。

关键词：正交异性膜褶皱构形参数应力极值法液-固-气耦合

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纳米凹槽表面结冰的分子动力学模拟研究

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河南师范大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 93-99,F0002页

作者：王军张悦夏国栋北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室传热与能源利用北京市重点实验室北京100124

采用分子动力学模拟方法建立了水在金表面结冰的模型,在疏水表面上引入亲水纳米凹槽结构,模拟研究了纳米凹槽表面上的冰成核过程,揭示了凹槽深宽比对冰成核的影响规律和机制.结果表明,在疏水表面引入亲水纳米凹槽结构并改变表面的凹槽宽... 详细信息

采用分子动力学模拟方法建立了水在金表面结冰的模型,在疏水表面上引入亲水纳米凹槽结构,模拟研究了纳米凹槽表面上的冰成核过程,揭示了凹槽深宽比对冰成核的影响规律和机制.结果表明,在疏水表面引入亲水纳米凹槽结构并改变表面的凹槽宽度,可以调节疏水表面的结冰过程.当纳米凹槽与六边形冰结构相匹配时,凹槽内部更容易形成冰核,可以提高疏水表面的冰成核率的效果,其表面成核率接近与亲水表面成核率.当纳米凹槽结构与六边形冰结构不匹配时,凹槽内不易形成冰核,结冰过程受到抑制.为提高疏水表面成核率提供了新方法,为控制疏水表面冰成核位置和冰生长方向提供了新思路.

关键词：冰成核凹槽表面纳米结构

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1979-2021年中国南海海表风速和大风事件的变化特征

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高原气象 2024年第3期43卷 696-710页

作者：李晨轩韦志刚北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875

利用欧洲中期天气预报中心European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ECMWF)最新的第五代再分析资料ECMWF Reanalysis v5(ERA5),定义了大风事件,使用经验正交分解等方法分析了1979-2021年中国南海海表风速和大风事件的变化特... 详细信息

利用欧洲中期天气预报中心European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ECMWF)最新的第五代再分析资料ECMWF Reanalysis v5(ERA5),定义了大风事件,使用经验正交分解等方法分析了1979-2021年中国南海海表风速和大风事件的变化特征,并对是否受热带气旋的影响进行了区分。结果发现,南海风速分布呈现出十分明显的季节特征,冬季主要为东北风,夏季为西南风;春、夏季南海东北部与其他地区风速变化存在反向关系,除东北部沿海地区外,春季平均风速变化经历了减小-增大-减小的变化,总体呈较弱的增加趋势;而夏季则是增大-减少-增大,总体呈减小趋势。秋季南海风速呈全区一致的变化,呈减小趋势。冬季变为东南与其余部分反向,除西南部外,风速呈显著增强趋势。大风事件发生在风速较大的区域和时间内,冬季和秋季发生大风事件的频次要高于春季和秋季,冬半年要高于夏半年;在冬季和冬半年,大风事件的发生频次在南海中部长山山脉东侧直到南海东北部台湾海峡附近有显著上升趋势;大风事件频次变化趋势随季节改变有很大的差异,冬季和春季大风事件频次变化趋势与夏季和秋季相反。夏半年大风事件频次变化融合了夏季和秋季的变化趋势特点;类似的冬半年大风事件频次融合了冬季和春季的变化趋势特点。在夏季,秋季和夏半年这些受到南海夏季季风影响的季节内,热带气旋对发生的大风事件频次影响更大;对在冬季,春季和冬半年发生的大风事件则影响较小。

关键词：南海气候变暖 ERA5再分析资料大风事件极端事件

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基于三维点云的小麦叶片曲面参数化重建方法

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智慧农业(中英文) 2025年第1期7卷 85-96页

作者：朱顺尧瞿宏俊夏倩郭维郭亚江南大学物联网工程学院 “轻工过程先进控制”教育部重点实验室江苏无锡214122

[目的/意义]植物叶形是植物结构形状的重要组成部分。叶片三维结构模型的建立有助于模拟和分析植物生长。针对三维结构表示与数学模型参数的互操作性,本研究提出了一套参数驱动的具有互操作性的小麦叶片点云反演模型。[方法]利用参数化... 详细信息

[目的/意义]植物叶形是植物结构形状的重要组成部分。叶片三维结构模型的建立有助于模拟和分析植物生长。针对三维结构表示与数学模型参数的互操作性,本研究提出了一套参数驱动的具有互操作性的小麦叶片点云反演模型。[方法]利用参数化建模技术,建立具有7个特征参数的小麦叶片参数化曲面模型。基于小麦叶片三维点云对模型参数进行反演估计,实现叶片曲面的逆向参数化构建。为验证该方法可靠性,使用Chamfer距离评估重建点云与原点云间差异度。[结果和讨论]该模型能有效地重建小麦叶片,对于实测数据基于点云的参数化重建结果的平均偏差约为1.2 mm,具有较高的精度。重构模型与点云具有互操作性,可以灵活调整模型参数,生成形状相近的叶簇。反演参数具有较高的可解释性,可用于点云时间序列的一致、连续地估计。[结论]该模型对叶片的一些细节特征进行了适度的简化,只需要少量的参数就可以还原叶片的几何形状。该方法不仅简单、直接、高效,而且得到的参数几何意义更明确,具有可编辑性和可解释性,对小麦叶片的模拟分析和数字孪生具有重要的应用价值。

关键词：小麦叶片曲面参数化三维点云点云重建参数反演数字孪生

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北热带喀斯特4种典型适生树种凋落叶分解及碳、氮释放特征

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生态学报 2025年

作者：裴广廷张雪冰贺同鑫巢林胡宝清龙继凤刘晟源孙建飞南宁师范大学北部湾环境演变与资源利用教育部重点实验室广西地表过程与智能模拟重点实验室弄岗喀斯特生态系统广西野外科学观测研究站广西弄岗国家级自然保护区管理中心

土壤养分提升对喀斯特石漠化生态恢复可持续性至关重要，探究喀斯特凋落物分解和养分释放特征可为筛选提升土壤养分有效性的优良树种提供数据支撑。以北热带喀斯特季节性雨林广西棋子豆（Archidendron guangxiensis）、东京桐（Deutzian... 详细信息

土壤养分提升对喀斯特石漠化生态恢复可持续性至关重要，探究喀斯特凋落物分解和养分释放特征可为筛选提升土壤养分有效性的优良树种提供数据支撑。以北热带喀斯特季节性雨林广西棋子豆（Archidendron guangxiensis）、东京桐（Deutzianthus tonkinensis）、蚬木（Excentrodendron tonkinense）和海南椴（Hainania trichosperma）4种岩溶适生树种为研究对象，开展为期365天的凋落叶分解实验，分析不同树种凋落叶的分解速率和碳、氮释放特征及调控因素。结果显示：凋落叶分解速率为海南椴（k=0.66）>蚬木（k=0.45）>东京桐（k=0.42）>广西棋子豆（k=0.39），分解95%的时间分别为4.51年、6.72年、7.17年、7.68年。初始碳含量、单宁含量、比叶面积和标准持水力是共同调控质量损失率的主要化学和物理性状。碳释放速率为海南椴>东京桐>蚬木>广西棋子豆，碳释放常数k为0.74—1.17，高于全球平均值0.69。氮释放速率为海南椴>广西棋子豆>东京桐>蚬木。碳、氮释放解耦，碳释放受初始化学性状（纤维素、氮/磷、氮、碳）和物理性状（比叶面积、标准持水力）共同调控，而氮释放主要受初始化学性状（碳/氮、木质素/氮、氮、木质素、氮/磷）调控。综上，海南椴凋落叶分解及碳、氮释放速率最快，固氮树种广西棋子豆凋落叶氮含量最高且具有较高的氮释放速率。海南椴和广西棋子豆是北热带喀斯特的优势适生树种，凋落叶年输入量较大，分解速率和氮释放速率较高，可作为石漠化土壤养分提升的潜在优选树种。

关键词：喀斯特季节性雨林凋落物分解养分释放碳氮耦合偏最小二乘回归

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生态系统服务流概念内涵与量化方法

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地理学报 2024年第3期79卷 584-599页

作者：夏沛彭建徐子涵顾恬玮王佳斌北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871 北京林业大学水土保持学院北京100083 广州市城市规划勘测设计研究院有限公司广州510060 北京大学深圳研究生院城市规划与设计学院城市人居环境科学与技术重点实验室深圳518055

生态系统服务流指示实际被使用的服务,是连接生态系统服务供给与需求的纽带。理解生态系统服务流的概念内涵、厘清其量化方法是推动生态系统服务流有效实践应用的基本前提。近年来生态系统服务流概念愈发受到重视,但仍然缺乏连接概念内... 详细信息

生态系统服务流指示实际被使用的服务,是连接生态系统服务供给与需求的纽带。理解生态系统服务流的概念内涵、厘清其量化方法是推动生态系统服务流有效实践应用的基本前提。近年来生态系统服务流概念愈发受到重视,但仍然缺乏连接概念内涵、量化方法和实践应用的系统性梳理。因此,为强化生态系统服务供需评估的实践性意义,本文基于过程、数量和空间3种视角梳理生态系统服务流的概念内涵,据此明晰生态系统服务流的量化方法,探讨生态系统服务流系统研究框架。研究认为,应该建立“生态系统服务供需评估—生态系统服务管理行动—人类福祉提升愿景”系统性研究框架,聚焦生态学意义与地理空间过程、利益相关者角色和面向人类福祉提升的可持续决策系统,将生态系统服务流研究推向更广阔的发展前景与实践空间。

关键词：生态系统服务流供需评估利益相关者人类福祉生态系统服务管理

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SiO_(2)改性Ce-V-W/Ti催化剂载体的抗碱(土)金属中毒性能

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化工进展 2025年第1期44卷 266-276页

作者：庄柯陈宏许芸仲兆平周峻伍周凯董月红国家能源集团科学技术研究院有限公司低碳智能燃煤发电与超净排放全国重点实验室江苏南京210023 东南大学能源与环境学院能源热转换及其过程测控教育部重点实验室江苏南京211189

为了提升Ce-V-W/Ti催化剂耐碱(土)金属中毒性能,本文使用溶胶-凝胶法制备了TiO_(2)载体并进行了SiO_(2)掺杂改性,通过浸渍法制备了Ce-V-W/Ti-Si催化剂。采用浸渍法模拟了CaCO_(3)、K_(2)O等碱物种中毒,探究了SiO_(2)改性载体对催化剂的... 详细信息

为了提升Ce-V-W/Ti催化剂耐碱(土)金属中毒性能,本文使用溶胶-凝胶法制备了TiO_(2)载体并进行了SiO_(2)掺杂改性,通过浸渍法制备了Ce-V-W/Ti-Si催化剂。采用浸渍法模拟了CaCO_(3)、K_(2)O等碱物种中毒,探究了SiO_(2)改性载体对催化剂的脱硝活性和抵御碱(土)金属中毒性能的影响,并使用X射线光电子能谱、N_(2)吸附-脱附、H2-程序升温还原、NH_(3)-程序升温脱附等表征手段对催化剂进行了表征分析。实验结果表明,对Ce-V-W/Ti催化剂载体进行SiO_(2)改性会降低其中低温段的脱硝活性,但能明显提升催化剂对碱物种的耐受性,总体上,Ce1V1W7/Ti-Si4对碱物种的耐受性最好,各类碱物种对其脱硝活性的毒害程度为K_(2)O>Na_(2)O>CaCO_(3)>CaO>CaSO_(4)。表征结果显示,SiO_(2)改性削弱了催化剂表面Ce氧化物活性,但显著增加了催化剂的比表面积和酸性位点数量,并在催化剂碱中毒时保护了活性金属氧化物的还原性。

关键词：选择催化还原催化剂载体活性 SiO_(2)改性碱中毒

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西南喀斯特地区与非喀斯特地区气象干旱时空特征及其对植被的影响

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地理科学 2024年第7期44卷 1275-1285页

作者：闫妍莫金宇靳佳黄玉清胡宝清史莎娜南宁师范大学北部湾环境演变与资源利用教育部重点实验室/广西地表过程与智能模拟重点实验室广西南宁530001 南宁师范大学地理与海洋研究院广西南宁530001 南宁师范大学地理科学与规划学院广西南宁530001

本文基于1982―2020年逐月自校正帕默尔指数(sc_PDSI)及归一化植被指数(NDVI)数据集,使用集合经验模态分解(EEMD)、Mann-Kendall趋势检验和相关性分析等方法对西南喀斯特与非喀斯特地区的干旱时空变化特征进行分析,并在多时间尺度讨论... 详细信息

本文基于1982―2020年逐月自校正帕默尔指数(sc_PDSI)及归一化植被指数(NDVI)数据集,使用集合经验模态分解(EEMD)、Mann-Kendall趋势检验和相关性分析等方法对西南喀斯特与非喀斯特地区的干旱时空变化特征进行分析,并在多时间尺度讨论植被对干旱的响应关系。结果表明:①西南喀斯特和非喀斯特地区均呈现“干旱-湿润-干旱”的变化过程,经EEMD分解后,sc_PDSI存在季节、年际和年代际尺度的周期变化规律,其中年际尺度变化占主导地位(方差贡献率最大)。非喀斯特地区和喀斯特地区的sc_PDSI依次在2014年、2015年发生突变,喀斯特地区干旱指数突变发生在非喀斯特地区之后。总体上,喀斯特地区干湿度优于非喀斯特地区。②在西南喀斯特地区,呈现干旱化和显著干旱化的面积比例分别为42.47%和12.75%,均低于非喀斯特地区干旱化(50.69%)和显著干旱化(27.79%)的面积比例。且喀斯特地区显著湿润化的面积比例为48.81%,远高于非喀斯特地区显著湿润化面积36.23%。③在月度、年度和多年尺度上,喀斯特地区和非喀斯特地区植被NDVI与sc_PDSI均呈负相关关系。且随着时间尺度增加,植被NDVI与sc_PDSI之间相关性越大。西南地区78.87%的区域植被NDVI对sc_PDSI的响应存在滞后性。喀斯特地区和非喀斯特地区植被NDVI对sc_PDSI的响应呈现滞后性面积比例分别是76.43%和68.75%,滞后时间尺度分别以1~3个月和3~6个月为主。本文期望为喀斯特地区生态恢复及区域发展提供理论参考和科学依据。

关键词：自校正帕默尔指数集合经验模态分解多时间尺度响应喀斯特地区非喀斯特地区西南地区

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