分类： 地球科学 >> 地理学 提交时间： 2023-05-30 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要： 基于长江源区19802020年12个站点日降水及直门达站年径流及泥沙等数据，利用中国土壤流失方程、偏最小二乘结构方程和累积距平等方法，分析源区土壤侵蚀、河道水沙变化及长时间尺度下与降水的耦合作用机制。结果表明：（1）长江源区年土壤侵蚀模数呈显著增加趋势（P
分类： 地球科学 >> 地理学 提交时间： 2023-05-30 合作期刊: 《干旱区研究》
摘要： 无定河流域是黄土高原生态恢复工程实施的重点区，探究其土地覆被的空间分异机制及相关水碳变量的变化特征，对支撑区域水土资源保护与规划以及服务区域生态文明建设等工作具有重要作用。本文使用线性倾向法、Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变检验、地理探测器等方法分析无定河流域土地覆被时空变化特征及空间分异驱动因素，并从地-水-碳耦合的角度探析流域总初级生产力（GPP）、实际蒸散发（ET）和水分利用效率（WUE）等关键水碳变量的变化特征。研究表明：（1）19902019年期间，流域整体草地、林地、建设用地显著增加，耕地、荒地显著减少，其中林草面积增加区域主要集中在流域下游及无定河沿岸地区；（2）人口密度、降水、气温等对流域土地覆被空间格局具有重要影响，整体而言社会经济因素的影响大于自然因素，但以降水、气温为代表的自然因素的影响在增强；（3）流域水碳变量的变化与土地覆被变化具有较好的对应关系，空间上，以耕地、林地、草地为主要覆被的流域东南部的GPP、ET、WUE相对偏高，以草地、荒地为主要覆被的流域西北部的GPP、ET、WUE相对偏低，时间上，20012019年间，流域整体GPP、ET、WUE均呈增加趋势，其中GPP、WUE在流域绝大部分区域均显著增加，而ET主要在流域中下游地区显著增加。在退耕还林还草生态恢复工程的实施与气候变化背景下，无定河流域林草得到恢复，生态环境转好。
分类： 地球科学 >> 大气科学 提交时间： 2023-03-15 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要： 作为高山淡水生态系统主要载体，高山湖泊生态系统具有生态环境原始、环境承载力低、自净能力弱以及生物群落结构单一等特点，对于气候与环境变化响应敏感。围绕气候变化背景下高山湖泊生态系统结构与功能变化这一主线，系统分析了山区海拔依赖性增暖对高山湖泊热力特性、溶解氧分层以及生物过程的影响，阐述了辐射增强背景下高山水生生物适应对策及水下辐射特征变化，揭示山区降水变化对高山湖泊跨生态系统物质补贴及生物地球化学循环的影响机制。在今后研究中，需完善多气候因子变化下的湖泊生境综合响应实验，建立对高山湖泊生态系统全要素的系统监测与整合，以加强高山湖泊生态系统对气候变化的响应过程及适应机制的认知。
分类： 地球科学 >> 水文学 提交时间： 2023-03-14 合作期刊: 《干旱区地理》
摘要： 在干旱区，冰雪融化是水资源形成的主要来源，为此，积雪资源的形成、转化与利用是新疆水资源开发利用研究的重要内容，而水文模型是水资源形成与转化量确定的关键途径。以中国科学院天山积雪站野外试验区为研究基地，以气象数据为自变量，以融雪量为因变量，研究了基于气温变化的融雪模型，并对所建单因素简易模型进行了率定和验证，同时分析了试验区多年融雪变化规律以及融雪对气温的响应过程。结果表明：在一定的低温状态下，冬季仍有融雪发生，在天山山区本项目研究流域积雪消融的日平均气温临界值约为-7 ℃，当日平均气温低于-7 ℃时，融雪基本处于暂停状态，体现了干旱区融雪特征。在模型方面，基于气温构建的单因素简易融雪模型在模拟山区融雪量时呈现出良好的代表性，在率定期（20162020年），融雪量观测值与模拟值间的相关性参数偏差、平均绝对误差、均方根误差、纳什效率系数和决定分别为-0.037、0.367、0.482、0.870和0.876；而验证期的值分别为-0.210、0.292、0.577、0.845和0.811。验证期的模拟结果和相关性系数显示，该模型的模拟值与观测值具有良好的一致性和稳定性，其优点是通过易获取的气象数据就可以估算流域融雪量。研究成果为干旱区积雪消融计算提供较为简便的算法，也为水文模型提供简便有效的融雪子模块。本研究对于掌握该地融雪变化规律及后续的融雪径流模拟及预测具有重要的参考价值。
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2017-03-10
摘要： 针对风云三号C星微波湿温探测仪(FY-3C/MWHTS)的陆地晴空观测资料，建立了一维变分反演系统，对大气的温湿廓线进行反演。为了更好的描述温湿廓线的相关性，同时减小温度和湿度在反演过程中相互之间的误差传递，提出了使用背景协方差矩阵的联合矩阵和单独矩阵进行组合反演的方法。对于MWHTS模拟亮温和观测亮温之间的偏差，使用逐扫描点的统计回归方法进行校正。选择我国部分陆地区域的晴空观测亮温进行温湿廓线的反演，并利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)再分析数据、美国国家环境预报中心(NCEP)分析数据以及无线电探空观测(RAOB)数据对反演结果进行验证，温湿廓线的反演结果与ECMWF再分析数据验证的最大均方根误差分别是2.59 K和11.87%，与NCEP分析数据验证的最大均方根误差分别是1.88 K和21.50%，与RAOB数据验证的最大均方根误差分别是3.43 K和25.48%，验证结果表明了反演结果的可靠性。另外与国外同类载荷AMSU观测亮温的物理方法和统计方法反演精度进行了对比，结果表明：MWHTS具有较强的湿度廓线以及高空温度廓线的探测能力，且针对MWHTS的观测亮温建立的一维变分反演系统具有较高的反演精度。与NCEP 6小时预报廓线的验证结果表明：反演的湿度廓线可以提高预报廓线的精度。
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2017-03-10
摘要： 提出了一种单层的具有多谐振结构的微带反射阵单元,利用HFSS对其反射相位特性进行仿真分析，获得了约430°的反射相位动态范围，并且反射相位曲线的线性度较好。根据此单元设计了一个工作在Ku波段的微带反射阵，用指数渐变槽线（Vivaldi）天线作为该反射阵的馈源。仿真结果表明，在中心频率处增益可达27.1dB，半功率波瓣宽度均为4.96°，在12GHz-15.5GHz的频带内增益波动约2dB，具有较宽的频带。将此Vivaldi天线和反射阵天线进行加工测试，得到的测试结果与仿真结果吻合的较好。
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2017-03-10
摘要： 该文提出一种新型的具有多谐振结构的单层微带反射阵单元，是由六个振子以一定的间隔平行放置组合而成，该单元具有良好的线极化特性，采用高频电磁仿真软件HFSS对单元的各个参数进行优化分析，使得单元的反射相位曲线在两个频段内均具有良好的线性度。根据此单元设计了一个工作在X/Ku波段的偏馈双频双极化微带反射阵天线，在两个频段内采用同一个角锥喇叭天线作为其馈源。将此反射阵天线进行加工并测试，测试结果表明，在X波段中心频率10GHz和Ku波段中心频率13.58GHz处，天线均具有良好的辐射性能。实测和仿真结果吻合的较好，证明了该反射阵天线具有良好的双频辐射性能。该文的设计对于微带反射阵列天线实现双频双极化性能来说具有重要的参考价值。
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2017-03-10
摘要： 本文基于灵敏型地基相干高频雷达（AgileDARN）系统，回顾了空间电离层探测的研究背 景，简要介绍了 AgileDARN 雷达系统。对其数字信号处理系统进行了分析，阐述了系统发射信号产生 模块、回波信号处理模块的工作流程，设计数字系统的硬件结构，详细分析了系统发射信号多脉冲序 列产生的机制，回波信号处理的详细步骤，利用 FPGA 实现原始信号的产生，阵列天线信号波束合成 处理，以及系统中数字滤波器的设计，并通过仿真实验验证了 FPGA 设计的可行性和有效性，满足了 AgileDARN 雷达数字系统的设计要求。
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2017-03-10
摘要： 太阳跟踪研究的发展，向太阳跟踪器的控制系统智能化提出了更高的要求。以SOLYS Gear Drive 太阳跟踪器为仪器平台，创新性地提出利用路由器建立控制主机和太阳跟踪器在局域网内，以及局域网和互联网之间的通信,并以虚拟仪器开发软件LabVIEW为软件平台，综合调用百度地图应用程序接口API和指令脚本文件，设计了一套控制系统。实现对仪器的状态监测，指令控制，远程访问等。系统功能丰富，操作简单，界面可视化好，普遍适用性强。
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2017-03-10
摘要： AgileDARN雷达系统是一种基于全数字相控阵技术的灵敏型地干高频雷达系统，实现对中高纬度电离层的探测。本文对雷达系统的数字信号处理展开研究，设计分析雷达系统收发信号处理流程 ，基于FPGA芯片实现信号收发 、 幅相不一致性校正、数字滤波 、数字波束合成处理，实现方向图的灵活扫描和定向精度的提升，通过仿真实验证了FPGA设计的可行性和有效性。
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2017-01-22
摘要： 量子科学卫星有效载荷激光链路，需要有一条经典的上下行射频高速通信链路作为激光链路的验证对比。本文介绍了量子科学卫星上下行射频链路的物理层硬件设计和算法设计。该链路采用符合CCSDS频谱规范的SRRC-OQPSK作为上行调制类型，上行速率达到1.024Mbps下行采用SRRC-OQPSK和GMSK调制，速率达到4Mbps。经过和多个地面站的对接试验测试结果表明数传通信机的载波捕获灵敏度优于-100dBm，数据解调灵敏度优于-98dBm，AGC能力大于43dB,在-96 dBm接收信号电平条件下的实际传输误码率优于1×10-9。实测结果证明射频信道物理层设计方案满足量子科学实验任务要求。
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2017-01-22
摘要： 相比传统的单点磁场探测，多点磁场协同探测可以同时获得各测点磁场，消除了探测磁场随时间的变化，更好的计算空间电流密度。本文根据由多点磁场反演计算空间电流密度的计算方法，开展了数值仿真分析，分析了卫星编队数量、卫星编队构型、卫星定位偏差、卫星姿态测量误差、磁场测量误差、外部磁场强度、外部电流密度等对电流反演误差的影响。仿真结果表明，5星编队优于4星编队，在5星编队条件下，卫星姿态测量误差和外部磁场强度是反演误差的主要来源，卫星编队构型也是反演误差的重要来源。根据仿真结果，当卫星姿态误差0.001°、编队尺度约100km时，赤道区域电流密度反演相对误差约24%。
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2017-01-22
摘要： 利用瑞利激光雷达观测数据分析了北京地区35-70km高度范围内大气温度和重力波活动的季节变化。北京地区30-70km高度范围内的大气温度有明显的年周期变化。平流层顶最高温度出现在6、7月份，大约为270K。中间层70km高度上最低温度也出现在6、7月份，大约为200K。以2014年10月14日晚为例，分析发现50km以下重力波势能能量存在耗散，而在50km以上重力波近乎无耗散地向上传播。通过对比35-50km高度范围内的平均势能密度对北京地区重力波活动强弱的季节变化进行了研究。北京上空重力波活动强度具有明显的年周期变化，冬季平均势能密度为 ，夏季为 ，冬季重力波活动强度约为夏季的两倍。还给出了春、夏、秋、冬四个季节重力波势能密度随高度的变化，并分析了北京地区重力波在不同季节、不同高度上的耗散情况。
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2017-01-22
摘要： 本文选择参数化的电离层热层理论模型TIEGCM作为背景模型，基于COSMIC 掩星观测的电子密度廓线数据，应用集合卡尔曼滤波方法建立了全球电离层电子密度同化模型，实现了全球电离层的电子密度同化。同化结果表明，该同化模型能将观测资料有效地同化到背景模式中，获得全球三维电离层电子密度。与背景模式相比，同化得到的电子密度相对于观测值的偏差显著下降。此外，分组同化与同时同化的结果对比显示，平均偏差改善基本一致，同时同化后的标准偏差在峰值高度以上略有减小。
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2016-05-13
摘要： 在弹簧作为航天任务中有效载荷的推进装置的优化设计中,为保证载荷的释放速度以及弹簧质量最轻,结合几何约束、可靠性与稳定性的要求,建立非线性约束优化模型,将Matlab求得的理论解带人商业软件Adams进行仿真运算,得到理论速度与仿真速度的拟合关系。利用拟合关系和用Matlab优化工具箱即可求得满足仿真分离速度的弹簧设计参数。利用上述方法对分离推力弹簧进行设计与计算,并利用虚拟样机技术进行验证,减少了弹簧设计重复试算的过程,弹簧质量缩减率在30%以上,满足释放速度要求,得到满意的优化设计结果。
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2016-05-13
摘要： 针对某型号探空火箭回收伞的结构优化设计,对伞衣承受开伞动载能力与结构敏感参数的关系做了详细的研究。从解决开伞动载模型紧耦合特性难题的思路出发,应用计算机建模与仿真方法,建立了伞衣结构与冲击气流耦合分析的模型。通过调整伞衣结构参数,对伞衣结构对开伞动载的响应做了比较分析。仿真结果表明,伞衣辐射加强带附近、伞衣伞绳连接处和伞顶孔附近是环缝伞伞衣的结构薄弱环节,给出了相应的增强措施,讨论了结构敏感参数与结构承载能力的关系。研究证明了上述仿真方法在结构设计中的有效性,为优化设计提供了切实可行的依据。
分类： 地球科学 >> 空间物理学 提交时间： 2016-05-04
摘要： 二维耦合光学摆镜是扫描式星载红外光学系统的关键运动部件,其运动特性对伺服系统提出了高精度位置控制与运动解耦的特殊要求。在建模与仿真分析的基础上,提出了一种新的耦合偏移补偿与分割步进的解耦策略,采用位置环与速度环双闭环的PID控制算法,使用有限转角力矩电机和高精度旋转变压器作为执行与测量元件,以DSP为核心构建了二维耦合光学摆镜伺服控制系统。实验结果表明:该方法设计的控制系统二维运动解耦正确,控制精度高,响应时间短,动态特性好且超调小,可广泛应用于高精度摆动扫描控制系统的研究领域,具有很好的工程应用前景。
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