检索结果-内蒙古大学图书馆

西安理工大学学报 2025年

作者：侯兰功马澈刘涛邓莹佳王晶西南科技大学土木工程与建筑学院清华大学地球系统数值模拟教育部重点实验室成都理工大学地理与规划学院

构建科学合理的川西农牧交错带生态网络，加强破碎生境斑块与景观之间的连通性，可以为区域生物多样性的保护与可持续发展提供物质基础。本文选取川西农牧交错带作为研究区，采用形态学空间格局分析（MSPA）方法，提取出对构建生态网络... 详细信息

构建科学合理的川西农牧交错带生态网络，加强破碎生境斑块与景观之间的连通性，可以为区域生物多样性的保护与可持续发展提供物质基础。本文选取川西农牧交错带作为研究区，采用形态学空间格局分析（MSPA）方法，提取出对构建生态网络具有重要意义的生态源地，综合考虑自然和人为因素构建综合阻力面，基于最小累计阻力模型（MCR）、重力模型提取研究区生态廊道，最后，通过网络分析法对生态网络进行评价并在此基础上提出优化策略。通过研究得到以下结论：（1）川西农牧交错带生态源地完整性较好，但斑块破碎，斑块间缺乏连通性。生态源地面积为47597.90km2，占研究区总面积的20.66%。（2）研究区生态阻力值空间分布差异明显，西部和中部的高，东北部及东南部低。（3）研究区在白玉县、巴塘县、色达县、德格县、金川县五个区域存在源地分布缺口，通过新增6个源地和17条廊道等进行优化，优化后的生态网络由21处生态源地、63条有效生态廊道、28个生态节点组成，生态廊道综合指数即网络闭合度、线点率、节点连通性由优化前的0.53、1.91、0.70提升为0.70、2.25和0.81；网络连接均匀度提升、连通度提高，生态网络呈现“交织网状，多廊多点”的复合网络框架。本研究丰富了生态网络构建的理论基础，为川西农牧交错带的生态保护和修复提供了实践指导。

关键词：川西农牧交错带生态网络最小累积阻力模型网络分析法

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第三极地区高分辨率近地面气象驱动数据研制

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中国科学:地球科学 2025年第4期55卷 1320-1337页

作者：姜尧志唐文君阳坤何杰邵长坤周旭卢麾陈莹莹李新施建成电子科技大学资源与环境学院成都611731 清华大学地球系统科学系地球系统数值模拟教育部重点实验室清华大学全球变化研究院北京100084 中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室国家青藏高原科学数据中心北京100101 清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084 清华大学-西安市勘察测绘院新型智能测绘联合研究中心北京100084 中国科学院国家空间科学中心北京100190

近年来,第三极地区的环境呈现出快速变化.气象数据是水文气象及生态演变研究的基础,然而,由于高度异质性的下垫面、复杂的地形条件以及稀疏的气象站点分布,第三极地区的气象数据仍存在较大的不确定性.鉴于此,本文研制了第三极地区长时... 详细信息

近年来,第三极地区的环境呈现出快速变化.气象数据是水文气象及生态演变研究的基础,然而,由于高度异质性的下垫面、复杂的地形条件以及稀疏的气象站点分布,第三极地区的气象数据仍存在较大的不确定性.鉴于此,本文研制了第三极地区长时间序列(1979~2020)、高分辨率(1/30°)近地面气象驱动数据TPMFD,该数据集可作为目前广泛使用的中国区域气象驱动数据集CMFD的同类产品.TPMFD包含驱动陆面过程模式所需的7个气象要素.在我们早期的工作中已开发了TPMFD中的降水和向下短波辐射数据,本文重点介绍其余5个要素的研制方法,并对所有要素进行了验证.其中,2m气温、2m比湿度、10m风速和近地面气压是通过融合ERA5再分析数据、短期高分辨率大气模拟和地面站点观测数据研制而成,向下长波辐射则是使用半物理半经验的方法计算得到.交叉验证和独立验证均表明,研制的数据集中大部分要素的精度优于目前广泛使用的再分析数据集,包括ERA5、ERA5-Land和GLDAS.该数据集预期将在第三极地区气候分析和陆面过程模拟等应用中发挥重要作用.

关键词：气象数据第三极地区高分辨率数据降尺度与融合

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面向并行的动态增量式Delaunay三角剖分算法

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计算机科学与探索 2020年第1期14卷 140-148页

作者：杨昊禹刘利张诚于灏清华大学地球系统科学系地球系统数值模拟教育部重点实验室

三角剖分是计算机图形学中的重要话题。并行三角剖分算法的发展对传统三角剖分算法提出了新需求,其中之一即是给定一个点数不断增大的点集,实现对该点集三角剖分的快速增量更新。虽然现今已有一些增量三角剖分算法,但都无法支持新增点... 详细信息

三角剖分是计算机图形学中的重要话题。并行三角剖分算法的发展对传统三角剖分算法提出了新需求,其中之一即是给定一个点数不断增大的点集,实现对该点集三角剖分的快速增量更新。虽然现今已有一些增量三角剖分算法,但都无法支持新增点落入原有三角剖分之外的情况。为解决此问题,提出了三角剖分的外扩技术,基于插入法设计了增量三角剖分算法TID。该算法能够支持任意次、任意数量、任意位置点的增量添加。TID算法能够对任意分布的点集均给出唯一三角剖分结果。对TID算法的性能评估表明,TID算法比现有算法具有更高的计算效率,且增量功能引入的额外开销较小。此外,该算法已成功作为局地三角剖分算法用于并行三角剖分算法中。

关键词：增量插入法三角剖分

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中国燃煤电厂大气污染物排放的健康影响特征

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环境科学 2018年第12期39卷 5289-5295页

作者：秦雨张强李鑫赵红艳同丹郑逸璇耿冠楠贺克斌清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100084 清华大学地球系统科学系地球系统数值模拟教育部重点实验室北京100084

基于全国高分辨率燃煤电厂排放数据库,利用全球-区域嵌套的大气化学伴随模式GEOS-Chem Adjoint,分析了全国各电网区域不同类型燃煤机组对PM_(2.5)污染相关健康影响的贡献.结果发现,2010年中国燃煤电厂大气污染物排放产生的PM_(2.5)污染... 详细信息

基于全国高分辨率燃煤电厂排放数据库,利用全球-区域嵌套的大气化学伴随模式GEOS-Chem Adjoint,分析了全国各电网区域不同类型燃煤机组对PM_(2.5)污染相关健康影响的贡献.结果发现,2010年中国燃煤电厂大气污染物排放产生的PM_(2.5)污染导致10. 6万人(95%CI:6. 8~13. 2万人)过早死亡,占全国人为源PM_(2.5)污染相关过早死亡人数的9. 8%.其中,小型机组和老旧机组的健康损失强度(定义为单位发电量导致的过早死亡人数)显著高于大型机组和新建机组.装机容量小于100 MW机组的健康损失强度达到62人·(TW·h)^(-1),是装机容量600 MW以上机组的2. 8倍.类似地,投运年限超过30 a的老旧机组的健康损失强度为58人·(TW·h)^(-1),是投运年限5 a以内新机组的2. 1倍.在电网层面,华中电网的健康损失强度较大,达到77人·(TW·h)^(-1).进一步分析跨电网区域电力输送隐含的健康损失发现,2010年跨电网输电导致燃煤电厂健康损失较无跨电网输电情景增加过早死亡680人.本研究结果表明我国应当加快小型机组和老旧机组的淘汰步伐,降低燃煤电厂的污染健康影响,同时通过优化区域间输电结构,减少整体污染健康损失水平.

关键词：燃煤电厂大气污染过早死亡伴随模式高分辨率电网区域

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基于“神威·太湖之光”的区域海洋模式并行优化

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计算机研究与发展 2019年第7期56卷 1556-1566页

作者：吴琦倪裕芳黄小猛地球系统数值模拟教育部重点实验室(清华大学地球系统科学系) 北京100084 清华大学地球系统科学系北京100084 国家超级计算无锡中心江苏无锡214011

海洋模式作为地球数值模拟中重要的组成模块,在很多领域都起到了至关重要的作用,不仅是研究海洋、河口和海岸不可或缺的科研手段,基于海洋模式搭建的预报系统还能够实时预测台风、海啸等现象.为了模拟更细粒度的海洋变化,海洋模式朝着... 详细信息

海洋模式作为地球数值模拟中重要的组成模块,在很多领域都起到了至关重要的作用,不仅是研究海洋、河口和海岸不可或缺的科研手段,基于海洋模式搭建的预报系统还能够实时预测台风、海啸等现象.为了模拟更细粒度的海洋变化,海洋模式朝着更高的分辨率和更多的物理参数化方案发展,一般的计算机已无法满足其需求.随着散热和功耗成为通用处理器的主要瓶颈,多核、众核以及由此导致的异构已成为下一代超级计算机的发展趋势,这也为发展高分辨率海洋模式提供了坚实的基础平台.基于国产超级计算机“神威·太湖之光”,利用其异构众核体系结构的优势对普林斯顿海洋模式(Princeton ocean model, POM)进行移植和优化,从而充分发挥了国产异构众核平台的特点和优势.基于神威的高分辨率海洋模式swPOM(Sunway Princeton ocean model)在主从核协作下运行效率达到纯主核的13倍,是通用Intel平台的2.8倍左右,可扩展到25万核上运行,为实时预报系统提供了保障.

关键词：普林斯顿海洋模式高分辨率神威太湖之光异构并行优化

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红树林土壤pH和其他土壤理化性质之间的相互作用

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科学通报 2018年第26期63卷 2745-2756页

作者：沙聪王木兰姜玥璐林光辉清华大学深圳研究生院深圳518000 清华大学环境学院北京100084 清华大学地球系统科学系地球系统数值模拟教育部重点实验室北京100084

红树林生态系统具有强大的固碳、储碳能力,在防治污染、净化水体和维持生物多样性等方面也发挥着重要作用.然而在气候变化和人类活动双重影响下,红树林生态系统正面临着面积锐减、生态系统结构简化、生物多样性降低、生态功能退化等巨... 详细信息

红树林生态系统具有强大的固碳、储碳能力,在防治污染、净化水体和维持生物多样性等方面也发挥着重要作用.然而在气候变化和人类活动双重影响下,红树林生态系统正面临着面积锐减、生态系统结构简化、生物多样性降低、生态功能退化等巨大考验.红树林湿地土壤的理化性质如pH、养分含量及盐度等直接或间接影响着红树林的生长状况和生态功能.红树林土壤中pH和其他理化性质之间的相互关系,除了两个因素之间相互作用外,也同样受其他理化条件的影响.红树林土壤pH只有维持在合理范围,才能维持和提高红树林生态系统的固碳作用,发挥其强大的固碳功能.红树林土壤通常多是酸性硫酸盐土,硫含量较高,土壤pH与全硫含量一般呈负相关关系.红树的数量、种类、密度、分布以及种群结构都直接影响着土壤中的硫含量,而土壤的氧化状态、硫含量及硫化物的种类和分布又是决定土壤pH的重要因素,同时pH也影响土壤中硫化物的赋存状态.红树林土壤中有机物的摄入和分解是不断进行的过程,其中有机碳的含量和种类通过影响土壤细菌的种群结构、生长、生理过程,进而影响土壤pH;同时,土壤pH的平衡又影响着红树林土壤中的有机碳含量和种类.高含盐的红树林土壤的pH与盐度之间,一般呈正相关关系;然而盐度到底是直接影响,还是间接影响了pH的变化,还有待进一步研究.因此,探索红树林土壤理化性质的相互关系具有重要意义.本文首先以pH为切入点,综述了红树林湿地土壤pH和其他理化性质之间的相互关系和作用,包括pH与硫含量、有机碳、盐度、溶解氧以及N、P含量的相互关系.然后探讨了气候变化和人类活动可能对红树林土壤pH产生的影响.最后,尝试通过上述内容,推理出土壤pH和其他理化性质对具体的气候变化现象和人类活动(如海平面上升、红树林重建等)可能做出的响应.本文涉及的研究内容和分析方法对于发挥红树林储碳能力、修复和重建红树林都具有重要的参考意义.

关键词：红树林气候变化人类活动 pH 养分含量

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森林径级结构研究:从统计描述到理论演绎

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植物生态学报 2024年第6期48卷 675-689页

作者：周建王焓清华大学地球系统科学系地球系统数值模拟教育部重点实验室清华大学全球变化研究院北京100084

森林径级结构是树木生长、竞争、死亡等过程的综合反映,也是估算森林生物量、判断森林演替阶段与健康状态以及预测森林碳汇潜力的基础依据。林学领域早期对径级结构的研究以统计描述为主,多采用常见的概率分布函数来拟合样地尺度上径级... 详细信息

森林径级结构是树木生长、竞争、死亡等过程的综合反映,也是估算森林生物量、判断森林演替阶段与健康状态以及预测森林碳汇潜力的基础依据。林学领域早期对径级结构的研究以统计描述为主,多采用常见的概率分布函数来拟合样地尺度上径级结构的动态变化,缺乏对其形成机制的阐释。随着宏观生态学的发展,最大熵原理、中心极限定理等被用于解释大尺度上发现的相对一致的森林径级结构,但这类模型侧重概率统计,对具体生态学过程的分析仍然欠缺。2000年以来,在原始成熟森林中发现的径级结构的幂律特征催生了一系列理论研究,包括代谢尺度理论、林窗演替理论等。这些理论尝试从树木个体大小和资源利用之间的关系,以及树木对资源的竞争过程来演绎径级结构达到稳态时幂律特征的形成机制。种群统计平衡理论为稳态径级结构的分析提供了一般性框架,揭示了不同的树木生长速率和死亡率如何导致径级结构特征的变化;在此基础上,种群统计最优性假设为径级结构的分析提供了新的视角。数学层面上,转移矩阵、积分投影、偏微分方程等都是径级结构动力学分析的有力工具,但由于这类数学模型的时间动态解析求解较为困难,研究中通常预先假定森林处于理想的结构平衡状态。而在实际情况下,结构非平衡往往是森林的常态,也是森林碳库变化与碳汇潜力估算的基础。为了更好预测全球变化背景下的森林动态趋势,应明确环境因子对径级相关的树木生长速率、死亡率的影响,并发展径级结构动态特征的解析方法。

关键词：森林径级结构资源竞争树木生长和死亡碳汇潜力

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格点大气环流模式GAMIL2参数不确定性的量化分析与优化

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地球物理学报 2016年第2期59卷 465-475页

作者：张涛谢丰薛巍李立娟许皓宇王斌清华大学计算机科学与技术系北京100084 清华大学地球系统科学研究中心地球系统数值模拟教育部重点实验室北京100084 中国科学院大气物理研究所大气科学与地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029

物理过程参数化方案的不确定性是目前气候系统模式不确定性的重要来源之一.随着模式内在复杂度攀升,模拟场景多样化,参数化方案中基于先验的和人工的物理参数选取方法已经逐步成为限制模式模拟能力的瓶颈之一.为此,本文设计并提出了初... 详细信息

物理过程参数化方案的不确定性是目前气候系统模式不确定性的重要来源之一.随着模式内在复杂度攀升,模拟场景多样化,参数化方案中基于先验的和人工的物理参数选取方法已经逐步成为限制模式模拟能力的瓶颈之一.为此,本文设计并提出了初选与寻优相结合的两步法参数优化方案.初选阶段用全因子采样方法对不确定参数空间进行初始敏感性分析,估计最优解所在区域;寻优步采用单纯型下山法,基于初选阶段确定的参数组合快速寻优.将两步法应用于中国科学院大气物理研究所(英文缩写:IAP)大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(英文缩写:LASG)格点大气模式第2版:GAMIL2,选取其深对流方案和云量方案中的3个重要参数开展寻优,优化以综合减小模式降水、风场、温度、湿度、位势高度以及辐射通量的误差为目标.这些变量用GAMIL2标准版本标准化后形成单一的目标.结果显示,优化后的目标函数值比GAMIL2标准版本改进了7.5%.机理分析表明,调优后的参数优化了大气中的水汽凝结作用,进而减少模式的湿度偏差,改进云量的模拟效果;同时水汽凝结作用的变化通过大气内部动力和热力相互作用及响应影响温度、位势高度和风场的模拟.

关键词：气候系统模式物理参数化方案不确定性量化分析优化算法机理分析

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可居住行星HD40307g的大气压和二氧化碳含量

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中国科学：地球科学 2013年第6期43卷 2099-2102页

作者：田丰中国科学院国家天文台北京100012 清华大学地球系统科学研究中心地球系统数值模拟教育部重点实验室北京100084

HD40307g是人们发现的距地球最近的可居住行星,其主星类型为K2V,类似于太阳.如果其存在获得确认,将是未来人类探测系外生命计划的主要目标之一.尽管通过HD40307g收到的恒星辐射知道其大气应该比地球大气浓厚,但具体多浓厚尚不得而知,更... 详细信息

HD40307g是人们发现的距地球最近的可居住行星,其主星类型为K2V,类似于太阳.如果其存在获得确认,将是未来人类探测系外生命计划的主要目标之一.尽管通过HD40307g收到的恒星辐射知道其大气应该比地球大气浓厚,但具体多浓厚尚不得而知,更多关于HD40307g大气的信息对探测HD40307g上可能存在的生命是有用的.利用一维辐射-对流模式研究HD40307g的大气压和二氧化碳含量对其表面温度的影响,发现下列大气压和二氧化碳含量的组合可以使HD40307g的全球平均表面温度与今天地球一样(288 K):(1)10-bar+3%CO2;(2)5-bar+10%CO2;(3)3-bar+30%CO2.

关键词：系外行星大气系外行星气候系外生命宜居带宜居行星

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澳大利亚“黛比”热带气旋登陆前后附近海岸线变化的卫星观测

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科学通报 2017年第26期62卷 3040-3043页

作者：徐南宫鹏清华大学地球系统科学系地球系统数值模拟教育部重点实验室北京100084 全球变化研究协同创新中心北京100875

2017年3月28日,热带气旋"黛比"从澳大利亚昆士兰州登陆,给当地民众的生命安全和公共财产带来了巨大威胁.热带气旋在短时间内改变了局部海岸地形,并使海岸线位置迅速发生变化.针对海波因特附近的海岸进行研究,收集了热带气旋... 详细信息

2017年3月28日,热带气旋"黛比"从澳大利亚昆士兰州登陆,给当地民众的生命安全和公共财产带来了巨大威胁.热带气旋在短时间内改变了局部海岸地形,并使海岸线位置迅速发生变化.针对海波因特附近的海岸进行研究,收集了热带气旋登陆前后的两景陆地卫星图像,结合水体指数和人工检查进行海陆分类制图,并得到海岸线变化空间分布图.计算表明,"黛比"登陆前后,海波因特附近海岸区域陆地面积净增加54.50 km^2,98.2%的海岸线表现为淤积,仅1.8%的海岸线表现为侵蚀.准确及时的海岸线变化信息可以帮助港口恢复运营,还可以用于发展风暴潮-波浪-泥沙数值模式.

关键词：热带气旋黛比卫星观测海岸线变化 Landsat-8 OLI

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