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2021年 第57卷 第6期 刊出日期：2021-11-20

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2021年第6期目次

2021, 57(6):  0. 

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基于正则化的全双工通信系统非线性自干扰消除方法

管鹏鑫, 汪奕汝, 赵玉萍

2021, 57(6):  991-996.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2021.094

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针对多径信道和功率放大器非线性特性对同时同频全双工通信系统性能的影响问题, 提出一种基于正则化的联合自干扰消除方案。该方案能够消除线性和非线性自干扰信号, 并且可以缓解传统算法存在的数值不稳定特性。搭建仿真平台对所提方案进行仿真验证, 结果表明, 与传统线性消除和非线性消除方案相比, 该方案具有较高的消除性能增益。

基于张衡一号电磁卫星数据对印尼Ms 7.4地震的研究

杨超, 雍珊珊, 王新安, 刘聪

2021, 57(6):  997-1005.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2021.097

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以2018年9月28日印尼Ms 7.4地震为背景, 利用张衡一号电磁卫星观测的ULF磁场X, Y和Z三分量数据, 采用滑动四分位(IQR)算法、滑动主成分分析算法(PCA)和短时傅里叶变换算法(STFT), 对震中范围的时空电磁数据进行分析, 结果显示 3 种算法都能有效地提取到震前异常。1) X, Y和Z分量均值震前7天开始出现异常, 随着发震时间临近, Y和Z分量的异常程度逐渐增加, 震前2天达到峰值, Y分量最大异常达到0.7 nT, 震后异常慢慢消失; 2) 震前5天主成分出现异常, 第一主成分占比急剧下降, 下降幅度超过15%, 第二、第三主成分占比急剧上升, 异常持续3天; 3) 震前9天, 13和25 Hz功率谱密度占比同时出现大幅异常, 13 Hz占比上升35%, 25 Hz占比下降超过40%, 13 Hz占比出现正异常, 最大正异常达到0.1, 25 Hz占比出现负异常, 最大负异常达到?0.15, 震后异常消失。结合同时段的太阳地磁活动情况, 认为上述电磁异常可以作为印尼地震的前兆。

CALMET时空分辨率对CALPUFF模拟浓度场的影响

康凌, 朱好, 黄倩倩, 刘新建, 蔺洪涛, 蔡旭晖, 宋宇, 张宏升

2021, 57(6):  1006-1018.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2021.081

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采用WRF输出的逐小时1 km分辨率预报风场作为CALMET诊断模式的输入, 生成不同时空分辨率的CALMET诊断风场, 耦合 CALPUFF得到逐分钟50 m分辨率浓度场, 在此基础上分析CALMET气象场时空分辨率对浓度场的影响, 并统计不同气象时空分辨率方案的计算耗时。结果表明, 当风向稳定且风速较大时, 较粗的时空分辨率亦能得到满意的风场和浓度场; 当风向转变且风速较小时, 时空分辨率对诊断风场和浓度场影响显著, 不同气象方案的浓度场差异可以高达40%; 风场转变期间, 当CALMET的时间步长大于30 min时, 加密气象网格会降低浓度场的模拟精度, 时间步长越长, 浓度场偏离越显著。综合考虑计算耗时和浓度场模拟准确性, 推荐在大气污染事故应急预警中采用10 min时间步长和400 m网格距的CALMET气象方案。

PM_2.5浓度湍流特征和通量获取的实验研究

任燕, 李倩惠, 张宏升, 康凌

2021, 57(6):  1019-1026.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2021.082

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利用PM_2.5质量浓度测量仪E-Sampler的1 Hz高频采样功能, 采用涡动相关法, 计算山东省德州大气环境实验站2018年12月27日至2019年1月7日多次污染事件的PM_2.5浓度脉动和湍流通量, 探讨PM_2.5浓度湍流特征。结果表明, 实验观测期间PM_2.5浓度湍流通量均值为0.026 μg/(m²·s); 不同污染过程中PM_2.5浓度湍流通量传输方向不同, 表明不同污染过程的污染源汇属性不同。随着湍流统计特征量(如湍流动能、水平风速标准差、垂直风速标准差、水平风速、动量通量和感热通量)增大, PM_2.5湍流垂直通量呈现指数型减小的趋势, 即先急剧减小, 然后随各变量的增长变化不大。随着PM_2.5浓度增大, 其湍流通量绝对值呈现增加趋势, 因此PM_2.5浓度湍流通量的大小与PM_2.5浓度和湍流强弱有关。不稳定条件下, PM_2.5浓度归一化标准差与稳定度参数ζ = z/L 遵循-1/3幂次关系, 即 σ_c/C_* = 6.7(-ζ)^-1/3; 稳定条件下, 实验结果相对离散。另外, PM_2.5浓度脉动方差谱曲线在高频段满足-2/3幂指数率, PM_2.5浓度脉动与垂直速度脉动的协方差谱曲线在高频段满足-4/3幂指数率。研究结果表明, 利用E-Sampler的PM_2.5浓度1 Hz高频采样功能可以得到连续且有效的PM_2.5浓度湍流通量。

2000—2019年东北三省气溶胶光学厚度的时空分布特征

韩阳, 康凌, 宋宇

2021, 57(6):  1027-1034.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2021.084

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利用MODIS高时空分辨率(日; 1 km×1 km)气溶胶光学厚度新产品MCD19A2, 研究东北三省2000—2019年气溶胶光学厚度(AOD)的时空分布特征。结果显示, 东北三省近20年来AOD变化不大, 均值为0.23。2003年, 春旱、扬沙和农田秸秆燃烧导致AOD最高(0.38)。AOD从南往北呈递减趋势, 总体上辽宁省>吉林省>黑龙江省。AOD高值区集中在辽中南城市群等人口密集的工业发达地区, 低值区分布在大兴安岭、小兴安岭和长白山脉等山区。AOD具有季节分布特征, 春夏季高, 秋冬季低。研究结果可为气溶胶对大气辐射收支平衡影响的研究以及模拟颗粒物浓度提供基础。

不稳定平台OTT-Parsivel雨滴谱仪测量速度订正

刘均慧, 刘晓阳, 唐继顺, 李爱国, 王鹏飞

2021, 57(6):  1035-1044.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2021.075

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针对高架环境中OTT-Parsivel雨滴谱仪测量结果受环境气流影响易出现误差的问题, 开展不稳定平台的OTT-Parsivel激光雨滴谱仪探测试验, 提出在不同水平风速环境下的质量控制方法, 给出测量速度订正模型, 并对其进行仿真实验和误差分析。基于 2020年北京夏季降水过程, 利用280 m高处OTT-Parsivel激光雨滴谱仪、三维超声风温仪和动态倾角传感器的测量数据, 对多次降水个例进行分析。结果表明, 提出的模型对雨滴的垂直下落速度有良好的订正效果, 各尺度通道速度分布更趋于正态分布, 有效粒子数可提高6%。在缺少倾角测量的情形下, 利用超声风温仪风速数据估计缺失的倾角数据, 估算的倾角值与实测值的一致率可达96.43%。在水平风速超过8 m/s的大风情况下, OTT-Parsivel雨滴谱仪测量数据的可用性得到提高。

北京低边界层雨滴谱的垂直分布特征

唐继顺, 刘晓阳, 刘均慧, 李爱国, 王鹏飞

2021, 57(6):  1045-1057.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2021.085

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基于安装在气象铁塔不同高度的3台Parsivel激光雨滴谱仪, 研究2020年6—8月北京地区31次降雨过程低边界层的雨滴谱垂直分布特征及其对雷达测量降雨的影响。结果表明, 在雨滴从280 m下落到140 m的过程中, 雨滴破碎占据主导地位, 大尺度雨滴减少, 小尺度雨滴大量增加; 从140 m下落到地面的过程中, 雨滴合并占据主导地位, 大尺度和小尺度雨滴均减少, 中等尺度雨滴增加; 对流型降雨中, 随着高度降低, 大尺度雨滴迅速减少, 雨滴破碎对雨滴谱分布的影响较大。北京地区对流型降雨的雨滴谱特征介于海洋型与大陆型之间。由于雨滴谱的分布随高度变化, 不同降雨特征量也随高度发生非线性变化, 因此使用地面的降雨测量结果对气象雷达进行校准以及联合反演降雨会产生Z-R错配误差, 这种误差在稳定型降雨和弱降雨中更显著。

准噶尔盆地车排子凸起新近系沙湾组重矿物、U-Pb年代学特征及物源分析

李严, 吴朝东, 张学才, 谢利华, 冷佳宣, 关旭同

2021, 57(6):  1058-1070.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2021.080

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综合岩石学特征、砂岩碎屑组分特征、重矿物组合特征和锆石U-Pb年代学特征, 探讨准噶尔盆地车排子凸起新近系沙湾组沙一段的沉积特征和物源演化过程。结果表明, 车排子凸起存在南北双物源体系, 沙一段以粗碎屑沉积为主。在一砂组沉积阶段, 扎依尔山为北部物源区, 发育小规模扇三角洲沉积; 中天山及北天山造山带为南部物源区, 发育辫状河三角洲沉积。在二砂组沉积阶段, 中天山供给减弱, 北天山供给加强, 盆地水体加深, 南部辫状河三角洲前端分布小型滨浅湖滩坝。南部物源变化的主要原因可能是受印度板块和欧亚板块碰撞的远程影响, 天山在新生代中新世中期经历强烈的挤压和抬升过程, 造成北天山隆升, 为车排子凸起提供物源。

基于LSTM深度学习的ENSO预测及其春季预报障碍研究

周佩, 黄颖婕, 胡冰逸, 韦骏

2021, 57(6):  1071-1078.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2021.114

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利用长短期记忆网络(LSTM)深度学习算法构建一个热带太平洋Nino3.4指数预测模型, 并分析模型的季节预报误差。结果表明, LSTM模型能够较好地预测厄尔尼诺事件的变化趋势, 但针对不同类型的厄尔尼诺事件有不同的表现。对于1997/1998和 2015/2016强东部型厄尔尼诺事件, 该模型能较准确地预测事件的趋势和峰值, 距平相关系数(ACC)达到0.93以上。但是, 对于 1991/1992和2002/2003弱中部型厄尔尼诺事件, 在峰值预测方面表现不好。在厄尔尼诺增长期, 预报误差的季节增长率最大值皆处于4—6月, 存在明显的春季预报障碍(SPB)现象。在衰减期, 同类型事件的季节增长率最大值分布相似: 弱中部型厄尔尼诺事件的最大值皆处于春季, 存在明显的SPB现象; 强东部型厄尔尼诺事件的最大值分散在其他季度, 不存在SPB现象。个体事件间存在一定的差异, 可能与事件的特征(如事件类型和强度)有关。

黑柱石的高压相变及其压缩性研究

吴沈卉, 黄圣轩, 秦霏, 秦善

2021, 57(6):  1079-1086.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2021.115

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利用金刚石压腔(DAC)和原位同步辐射X射线衍射(XRD)技术, 研究天然黑柱石单晶室温下的高压结构稳定性和压缩性, 实验最高压力为39.5 GPa。实验中观察到黑柱石在19.2 GPa 时从斜方晶系α相(空间群Pnam)转变为单斜晶系β相(空间群P2₁/a), 转变过程中晶胞体积没有明显的不连续变化。利用Birch-Murnaghan状态方程, 对黑柱石单胞体积随压力的变化关系(P-V)进行拟合, 得到α相黑柱石状态方程参数为K₀=118(4) GPa, V₀=671.9(5) A³, K₀′=6.6(7); β相黑柱石初始相变压力P_r=19.2 GPa, 状态方程参数为K_r=157(3) GPa, V_r=599.3(6) A³, K_r′=4 (固定)。此外, 确定了α相和β相黑柱石的轴压缩系数, 并从化学组成和晶体结构压缩性各向异性的角度讨论相变机理。

青海省九八沟透闪石玉矿床成矿机制研究

李奕帆, 赖勇

2021, 57(6):  1087-1100.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2021.116

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研究格尔木九八沟透闪石玉矿这一典型昆仑玉矿床的地质特征、矿物化学、矿体产状、含矿地层和侵入体岩石地球化学特征及成岩时代, 确定其成矿时代和成矿机理。结果表明, 控矿岩体似斑状二云母二长花岗岩的锆石U-Pb年龄为427.1±4.7 Ma。矿区内岩浆热液交代成因的矽卡岩中发育阳起石, 玉石中则为透闪石, 二者具有明显不同的矿物化学特征。结合岩浆、围岩、玉矿石和蚀变岩的全岩微量元素特征, 认为成矿过程是岩浆侵入含硅质团块白云岩, 引发接触热变质作用, 使得白云石和硅质团块直接发生变质反应而形成透闪石玉矿床。

降维虚同相轴法压制陆地层间多次波

谢飞, 安圣培, 朱成宏, 刘嘉辉, 胡天跃

2021, 57(6):  1101-1107.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2021.083

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针对陆地层间多次波压制效果不明显的问题, 提出降维虚同相轴法, 实现叠前陆地地震资料的层间多次波压制。对经过精确动校正的叠前道集, 逐道应用虚同相轴法预测层间多次波, 实现降维处理。与传统的虚同相轴法相比, 运算量大大降低, 且不再要求炮检点规则且密集地分布。同时, 引入加权叠加的高信噪比参考道, 参与叠前道集的互相关和褶积运算, 提高了虚同相轴法的预测精度。将所提方法应用于中国西部地区实际陆地地震资料, 取得明显的层间多次波压制效果。

城市公园用户的情绪特征及影响因子研究——以华南植物园和越秀公园为例

付宏鹏, 王志芳, 揭华, 王璐

2021, 57(6):  1108-1120.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2021.092

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以广州市华南植物园和越秀公园为例, 分析公园用户的情绪特征, 并基于结构方程模型，探究城市公园用户情绪的影响因子及驱动机制。研究结果表明, 公园用户的积极情绪相对较高, 但积极情绪和消极情绪是独立存在的。对于粗粒度情绪, 景观要素有直接影响和间接影响两种方式; 对于细粒度情绪, 景观要素主要通过景观服务, 间接地影响用户情绪感知。不同类型公园中, 用户的不同类型、不同粒度情绪的影响因素及机制均存在差异。研究结果可以对公园的规划设计提出具有针对性的改进方案, 并为城市其他类型空间使用者的情绪研究提供一定的借鉴。

江西省万年县乡村地域多功能时空特征与格局演化

王亚楠, 蒲金芳, 高阳, 王数

2021, 57(6):  1121-1132.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2021.073

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以江西省万年县128个行政村为研究对象, 2010—2018年为研究时点, 从生产功能、生活功能和生态功能3个维度, 构建乡村地域多功能评价指标体系, 定量地测度乡村地域各项功能强度, 通过趋势面分析、空间自相关和冷热点分析等方法, 系统地剖析和刻画万年县乡村地域各项功能强度的时间变化和空间分异过程。结果表明, 2010—2018年万年县乡村地域各项功能指数的时间差异和空间分异特征明显, 局部集聚效应显著, 但整体上区域差异缩小。未来应引导区域乡村分类发展, 提升其主导功能, 实现乡村可持续发展。

中国交通运输碳排放影响因素研究——基于双层次计量模型分析

王靖添, 马晓明

2021, 57(6):  1133-1142.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2021.086

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构建中国交通运输碳排放总量层次和强度层次影响因素模型, 使用Johansen协整分析和误差修正模型等计量模型进行实证分析。研究结果表明, 交通运输碳排放主要受经济发展水平、交通运输结构、运输装备能效水平、运输组织水平和基础设施密度等因素影响。实证结果显示, 国内生产总值、铁路运输占比、乘用车燃料消耗量、百人电话拥有量和公路路网长度对交通运输碳排放影响的弹性系数分别为0.74%, -2.60%, 2.01%, -0.68%和0.17%。因此, 在经济正常发展情景下, 提升铁路等低碳运输方式的比例, 推进降低传统汽车燃油消耗水平, 推广纯电动汽车等新能源汽车, 加快智慧交通发展, 有助于控制交通运输碳排放水平。

城市公共资源与人口分布的空间适配性分析——以深圳市为例

王宏亮, 吴健生, 高艺宁, 刘璐, 杨微石, 彭子凤, 管青春

2021, 57(6):  1143-1152.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2021.088

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基于新数据环境支持, 运用核密度估计、最近邻分析、多距离空间聚类、协同区位商和两步移动搜索等多种空间量化法, 从适应性和匹配关系两个方面分析深圳市城市公共资源与人口分布的空间适配性。结果表明: 1) 不同城市公共资源与人口分布的空间适应性具有明显的相似性, 表现为空间形态、分布模式和邻近效应相似; 2) 城市公共资源与人口分布的空间匹配关系存在差异, 城市公共资源与人口密度的非匹配特征说明城市公共资源供需关系存在“失配”和“错位”现象。最后, 针对资源要素的空间适配性问题, 从城市和社区两种尺度提出针对公园绿地、教育机构和健康医疗等 3 类公共资源的优化建议。

滇西山地城市水源涵养功能研究——以保山市为例

陈文华, 徐娟, 李双成

2021, 57(6):  1153-1160.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2021.087

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以云南省保山市为例, 利用CHELSA全球月降水量和月平均气温数据(900 m分辨率)以及MOD17A3 NPP数据和HWSD-V1.2土壤数据, 基于Budyko水平衡模型, 定量地评估区域水源涵养功能的空间分布状况。研究结果表明, 研究区的水源涵养量空间分布主要受降水空间分布不均影响, 其中高黎贡山的阻隔对水汽分布起重要作用; 不同地类的单位水源涵养量和总水源涵养量排序均为森林>灌草地>耕地>水域>建设用地。森林的保护和维持对区域水源涵养能力的提升至关重要。研究区水源涵养极重要区占市域面积的14%, 且集中于高黎贡山西侧, 东侧大部分区域水源涵养能力较弱, 水资源涵养功能维持的压力较大。

毛乌素沙地上空沙尘暴的前向轨迹及其影响范围

胡雯婕, 马莉, 吴秀芹, 张克斌

2021, 57(6):  1161-1171.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2021.089

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基于气象数据、MODIS遥感影像数据和NCEP再分析资料, 利用HYSPLIT模型模拟2000—2019年毛乌素沙地上空不同海拔高度(500, 1000和1500 m)各季节沙尘暴的前向轨迹, 并与遥感影像识别出的沙尘信息进行比较, 识别毛乌素沙地沙尘暴的影响范围。结果显示: 1) 在过去的20年中, 共有143个沙尘暴月和387个沙尘暴日, 并且 2004 年以来, 毛乌素沙地发生沙尘暴的频率逐渐降低; 2) 季节性气候条件对毛乌素沙地沙尘暴的移动路径有很大的影响, 春季沙尘暴发生频率较高, 秋季发生频率最低; 3) 受毛乌素沙地沙尘暴影响的国内地区主要包括陕西省北部、山西省北部、河北省北部和中部、山东省北部和中部、北京市、天津市、内蒙古自治区东部以及东北三省, 国外受影响的地区有朝鲜、日本北部以及俄罗斯与我国交界处, 受影响的海域有渤海、黄海北部和日本海西北部。遥感影像与HYSPLIT模型的比较提供了一种对沙尘运输、扩散和沉积过程进行验证和加深了解的有效工具, 研究结果可以为防灾减灾决策及沙源地治理提供科学的参考依据。

中国流动人口住房阶层研究

曹吉阳, 龚岳

2021, 57(6):  1172-1182.  DOI: 10.13209/j.0479-8023.2021.090

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以住房分化视角, 利用2016年流动人口监测数据与房价数据, 分析流动人口住房占有的特征与空间格局, 住房阶层的结构及影响因素与机制。结果表明: 我国流动人口住房占有形成非农户籍、高学历流动人口大量占有城镇住房的特征, 呈现沿胡焕庸线分异的空间格局; 我国流动人口形成“三阶五层”的住房阶层结构; 户籍与社会保障的结构性因素仍然阻碍流动人口实现住房阶层跃迁; 部分流动人口凭借个人社会经济条件与流动要素等非结构性因素的作用, 基本上实现住房资产积累; 制度变迁、城市规模与城乡差异共同作用, 加剧城市住房阶层分化, 导致下层住房阶层流动人口内卷与上层住房阶层优势积累。