非典型周期和气候突变的识别与判定

通过两种新方法分析了无锡站降水年际变化的突变性、周期性等特征,揭示了旱涝演化的自然规律。研究表明,1934、1978、2013年是我国近现代气候突变的临界点,这是旱涝演化的自然选择;无锡站年际降水的观测历史可分成四个特征不同的时段,每个时段节点对应的都是一次气候突变;气候突变会改变年际降水序列的一致性,分段法研究可以大幅度降低模拟难度、提高预测效率。发现并确认了3个气候突变点,实现了超长缺测中断期(13a)旱涝趋势的精确插补,完成了无锡站近百年降雨序列的周期性分析与旱涝趋势预测模拟,研究成果改变了近现代气候历史无法细分的现状。     

Evaluation of urban underground space resources using a negative list method: Taking Xi’an City as an example in China

Utilization of urban underground space has become a vital approach to alleviate the strain on urban land resources, and to optimize the structure and pattem of the city. It is also very important to improve the city environment, build livable city and increase the capacity of the city. Based on the analysis of existing evaluation methods and their problems, a method for evaluating underground space resources based on a negative list of adverse factors affecting underground space development is proposed, to be primarily used in urban planning stages. A list of the adverse factors is established, including limiting factors, constraining factors and influencing factors. Taking Xi’an as an example, using a geographical information system platform, a negative list of adverse factors for the underground space resources in Xi’ an City are evaluated, and preventive measures are proposed. Natural resources, exploitable resources, and the potential growth of exploitable underground space resources are evaluated. Underground space assessment in the different development stages of the city, collaborative utilization and safety evaluation for multiple subsurface resources, environmental impact and assessment, as well as evaluation methods based on big data and intelligent optimization algorithms are all discussed with the aim of serving city planning and construction.     

黄河干流头道拐河段凌汛期小流量过程变化及其影响因素研究

黄河干流内蒙古段河道冬季流凌封河期， 河道水量除一部分转化为冰量外， 很大一部分转化为槽蓄水量而贮存在河道中， 导致下游头道拐河段出现小流量过程， 上游河道流量转化为槽蓄水量和贮存的冰量越大， 小流量持续时间越长， 开河期发生凌汛洪水风险越高。通过对1998 - 2016年头道拐站凌讯期流量变化过程分析， 重新界定了小流量上限阈值为330 m³·s^-1， 并且以此值为标准进行小流量过程研究， 分别采用R/S极差分析法、 Fourier变换分析法对近年来小流量过程变化特征进行分析； 结合非线性概率Logit模型和Probit模型对小流量过程的影响因素进行讨论。结果表明： 小流量持续天数变化呈现缩短趋势； 同时， 小流量过程与上游相对来水之间变化关系显著且过程同步， 而滞后于河道槽蓄水量变化过程； 通过Logit模型和Probit模型分析各影响因素变化时相应小流量持续时间变化的响应概率大小， 明确河道冰流量是小流量过程第一影响因素， 气温条件是小流量过程的决定因素， 首封位置和相对来水量是小流量过程重要影响因素。     

基于国家海洋治理和全球气候变化的我国海洋灾害防治

为建立和完善现代化的海洋灾害防治体系,提高我国海洋治理和应对全球气候变化的能力,文章以全球治理和国家治理为背景,在明确致灾因子、承灾体、灾害以及灾害风险和管理等基本概念及其内涵的基础上,分析全球气候变化背景下我国海洋灾害及其风险的特征以及海洋灾害防治的关键性和基础性科学问题,并提出我国构建海洋灾害防治体系的建议。研究结果表明:在全球气候变化的影响下,我国沿海地区的海洋灾害风险复杂多变且有所提升;提出以群-环-域为主体的体系架构,研究全球气候变化与区域海洋的响应和反馈、全球气候变化背景下海洋灾害与风险的特征和规律以及综合海洋灾害风险评估和海洋灾害防治等问题;在我国构建海洋灾害防治体系的过程中,应加强科学研究以及技术和信息支撑、促进区域和全球联动联防以及提高全社会对海洋灾害的认知和防范水平。     

Obtaining the distribution of quiescent periods directly from the power spectral densities of Sea waves

There is a growing practical interest in the ability to increase the sea states at which marine operations can be safely undertaken by exploiting the quiescent periods that are well known to exist under a wide range of sea conditions. While the actual prediction of quiescent periods at sea for the control of operations is a deterministic process, the long term planning of future maritime tasks that rely on these quiescent periods is a statistical process involving the anticipated quiescence properties of the forecasted sea conditions in the geographical region of interest. It is in principle possible to obtain such data in tabular form either large scale simulation or from field data. However, such simulations are computationally intensive and libraries of appropriate field data are not common. Thus, it is clearly attractive to develop techniques that exploit standard wave spectral models for describing the quiescence statistics directly from such spectra. The present study focuses upon such techniques and is a first step towards the production of a computationally low-cost quiescence prediction tool and compares its efficacy against simulations. Two significant properties emerge for a large class of wave spectral models that encompasses the ubiquitous Neumann and Pierson Moskowitz or Bretschneider forms. Firstly, the auto-correlation function of the wave profile that are required to produce the quiescence property can be obtained analytically in terms of standard special functions. This considerably reduces the computational cost making desktop computer-based planning tools a reality. Secondly, for each class of these parametric spectra, the probability of a given number of consecutive wave heights (normalised to the significant wave heights) less than some critical value is in fact independent of absolute wave height. Thus, for a broad class of practically interesting wave spectra all that is required to obtain the statistical distribution of the quiescent periods is simple rescaling.     

地理科学与资源研究所80年回顾及展望

2020年中国科学院地理科学与资源研究所建所80周年。回眸80年,从1940年重庆北碚成立的中国地理研究所,到1953年重新组建的中国科学院地理研究所和1956年成立的中国科学院自然资源综合考察委员会,再到1999年地理研究所和自然资源综合考察委员会整合形成现在的地理科学与资源研究所,几经变迁,历经三代人努力,研究所始终如一,求真务实,开拓进取,推动着地理科学与资源科学的创新发展,为国家建设发展和生态文明进步做出了重要贡献。适逢建所80周年,本文回顾地理资源所发展历程,总结取得的重要科研成果,并展望未来发展。     

南海北部海域油气资源调查技术及其应用研究——震源子波检测及模拟分析

在野外采集中考察气枪的稳定性以及室内进行确定性子波反褶积处理,都要求能够获得气枪阵列的实时远场子波。从震源子波检测方法出发,阐述了近场子波采集、幅值转换及记录流程,并列举出实测近场子波时需要考虑解决的问题;接着介绍了震源远场子波的获取方法和主要途径;震源近场子波及远场子波的实测方案,检测震源子波所需的仪器设备和采集技术方法。文中分析了气枪子波的气泡干扰问题,虚反射与后续气泡震荡间的关系以及吸收衰减对子波的影响,并根据实测远场子波,对齐氏和范氏两种气体模型进行了模拟效果对比,结果表明:采用范氏气体模型所模拟的子波与实际子波更为吻合,模拟出的气枪的子波波形、振幅大小、气泡周期上,与业界通用的Nucleus软件的模拟结果吻合较好,在后续的使用中将继续优化。     

安徽寿县丁家孤堆遗址自然变形遗迹的发现及特征初探

古遗址、古墓地发掘过程中自然变形现象的识别研究是反演或充实最新构造变形历史记录的重要工作。地震部门会同文物考古部门对安徽寿县丁家孤堆遗址文化层进行宏、微观研究,发现了自然变形痕迹,其主要表现为文化层被砂脉穿切,初步研究显示为地震液化遗迹,发生时代处于龙山晚期至西周时期。研究有助于推动中国东部文化层中地震遗迹的识别。     

淮河流域洪水极值非平稳性特征

基于淮河流域9个水文站的月径流量数据,采用Pettitt非参数检验法、GAMLSS模型与洪水频率分析模型等方法,揭示了淮河中上游洪水频率的演变规律,分析基于平稳性和非平稳性条件下的洪水发生强度及洪涝灾害所带来的影响.研究发现:潢川、横排头和蚌埠站点未发生明显变异,其余6个站点发生均值或方差变异,变异时间主要集中在2000年左右.淮河流域的最优拟合分布函数是Weibull;班台、蒋家集和横排头站适宜于非平稳性模型,其余站点选择平稳性模型.各站点非平稳性条件下10年和20年一遇设计流量值与平稳性条件下皮尔逊Ⅲ型分布设计流量值相差不大,但30年一遇、50年一遇和100年一遇的设计流量相差逐渐变大.横排头站和蚌埠站洪水放大因子随着时间增加呈上升趋势且大于1,百年一遇重现期不足80年.各站点年最大洪峰流量与淮河流域、安徽省水灾面积通过了95%或99%的显著性检验.     

水文干旱多变量联合设计及水库影响评估

基于东江流域博罗站月径流数据,采用游程理论提取水文干旱事件.选用Meta-Gaussian Copula函数,统计模拟水文干旱指标的多变量联合分布.采用Kendall联合重现期和最大可能权函数,设计给定联合超越重现期的水文干旱指标组合值,并定量评估水库径流调节作用对水文干旱多变量联合特征的影响.结果表明:东江流域水文干旱历时、强度和峰值的统计优选分布均为韦布尔分布.干旱指标之间具有较高的正相关性,Meta-Gaussian Copula能够很好地模拟水文干旱指标两变量和三变量联合分布.基于任意两个变量联合设计和三变量联合设计,干旱指标设计组合值位于同频位置附近,且同一个干旱指标设计值在不同变量组合之间差别较小.水库径流调节作用对于缓解东江流域水文干旱效果明显,同一组干旱指标的多变量联合超越重现期在水库影响下明显变大.联合超越重现期越小,水库对联合设计值的影响程度越大.根据目前水库运行模式,若要满足河道内最小管理流量目标,联合超越重现期10 a一遇的干旱历时、强度和峰值依然达到了约3.89~4.04月、7.20~7.97亿m3和2.99~3.12亿m3.