SVD在串联故障电弧检测及选相中的应用*

煤矿井下发生串联故障电弧易引发火灾等安全事故,为了预防电气火灾、指导线路维修,利用三相电动机及变频器负载开展不同线路、不同电流条件下的串联故障电弧实验,研究三相串联故障电弧的检测及选相方法。首先,对单相电流进行一阶差分处理后,建立改进的吸引子轨迹矩阵作为故障特征矩阵;其次,对故障特征矩阵进行奇异值分解,采用特征矩阵的奇异值构建串联故障电弧检测及选相的特征向量;最后,利用极限学习机建立故障电弧检测及选相模型,并测试检测及选相准确率。研究结果表明:提出的SVD方法可以利用单相电流实现三相电动机及变频器负载回路中的串联故障电弧检测及选相。     

Trends in Raindrop Kinetic Energy with Modeled Climate Warming in the Lake Tahoe Basin

Two means by which climate change may increase surface soil erosion in mountainous terrain are: (1) increasing the frequency of extreme rainfall events and (2) decreasing the duration of snow cover on bare soil. We used output from four general circulation models (GCMs) and two greenhouse gas trajectories to produce a suite of hydrologic variables at a daily time‐step for historic and projected 21st Century conditions. We statistically disaggregated the daily rainfall to hourly, using hourly rainfall from a network of nine weather stations in the Tahoe Basin, and filtered out rain falling on a snowpack. We applied published equations to convert hourly intensity to raindrop kinetic energy (KE) for each day and grid cell in the Basin, averaged across grid cells, and created time series of total annual and maximum annual hourly kinetic energy (TKE and MKE) on snow‐free ground. Using the Generalized Extreme Value distribution, we calculated the significance of long‐term trends in KE on snow‐free ground, and estimated energy levels for return periods of 2, 20, and 100 years. We then detrended the snowpack data and compared the resulting trends in KE with the trends resulting from changes in both rainfall energy and snowpack under two GCMs. Principal findings include (1) upward trends in MKE, (2) stronger upward trends in TKE; and (3) an effect of increasing rainfall intensities on KE in some cases, and a strong effect of reduced snowpack in all cases examined.     

The effect of summer drought on the predictability of local extinctions in a butterfly metapopulation

The ecological impacts of extreme climatic events on population dynamics and community composition are profound and predominantly negative. Using extensive data of an ecological model system, we tested whether predictions from ecological models remain robust when environmental conditions are outside the bounds of observation. We observed a 10-fold demographic decline of the Glanville fritillary butterfly (Melitaea cinxia) metapopulation on the Åland islands, Finland in the summer of 2018 and used climatic and satellite data to demonstrate that this year was an anomaly with low climatic water balance values and low vegetation productivity indices across Åland. Population growth rates were strongly associated with spatiotemporal variation in climatic water balance. Covariates shown previously to affect the extinction probability of local populations in this metapopulation were less informative when populations were exposed to severe drought during the summer months. Our results highlight the unpredictable responses of natural populations to extreme climatic events.     

基于标准化降水蒸散指数的华南干旱趋势研究

最近几年华南地区干旱频发,为探讨该地区的干旱趋势,用标准化降水蒸散指数(SPEI)和1961-2010年华南地区具有代表性的50个站点的月降水及月平均气温资料,分析了该地区近50年来的干旱趋势、干旱空间分布、极端干旱事件发生频次和干旱持续时间。结果表明,华南地区普遍存在干旱事实,最近10年是干旱最严重的10年,Mann-Kendall检验表明该地区平均SPEI指数从1998年开始突变;干旱化最严重的区域是海南岛、广西南部和西部地区,广东的干旱化趋势最轻。20世纪70年代干旱和极端干旱事件较少,其后明显增多,干旱持续时间也有所延长。由于该地区降水呈现弱增加趋势而温度升高显著,因此推测温度升高导致蒸散增加可能是华南地区干旱化的主要原因。另外,降水频次的减少和集中也是导致近来极端干旱事件增多的原因之一。SPEI指数较好地体现了气候变暖导致的干旱化趋势。     

近50年宁夏极端气温事件的变化研究

随着全球变暖,极端气候事件频繁发生,由此造成气象灾害的数量日益增加。深入研究极端气候的变化特征,能够为预测和预防极端事件灾害提供参考依据。采用线性倾向估计法、反距离加权法和R/S分析法,选取10个极端气温指标研究了宁夏近50年来极端气温事件的时空变化特征,并在此基础上尝试预测了未来该地区极端气温变化的情形。结果发现:全天极端高温天数、白天极端高温天数、夜间极端高温天数、生物生长季和夏季天数分别以0.76、0.48、0.67、0.35和0.29 d/a的趋势明显增加,而全天极端低温天数、白天极端低温天数、夜间极端低温天数和最大连续霜冻天数分别以-0.40、-0.25、-0.66和-0.30 d/a趋势显著减少,极端气温年较差也呈下降趋势(-0.02℃/a),且空间差异明显;除极端气温年较差外,其它各极端气温指标与年平均气温均有很好的相关性;年极端冷指标和极端气温年较差在未来将继续下降,极端暖指标在未来将继续上升;宁夏气象灾害所造成的影响和损失将进一步增大。     

长江三峡库区极端大雾天气的气候变化特征

为了进一步认识长江三峡库区大雾天气特征,采用线性趋势估计和Molet小波分析方法,研究了库区持续12 h以上和连续3 d以上极端大雾天气气候变化特征,探讨了库区蓄水后大雾天气气候变化的原因。结果表明：三峡库区年平均雾日数呈弱的下降趋势,存在准8、18、32 a的年代际周期振荡。持续12 h以上和连续3 d以上大雾天气有明显增加趋势,分别存在准10、17、32 a和准12、32 a的年代际周期振荡。在蓄水后,库区西段年平均雾日数明显减少、东段略有增加,持续12 h以上大雾年平均日数变化不大,连续3 d以上大雾年平均日数明显减少。库区年平均雾日数的总体减少在很大程度上是受全球气候变暖以及城市化共同影响的结果,没有证据说明三峡库区蓄水对大雾天气有明显影响。     

汉江流域1960~2014年降雨极值时空变化特征

深入研究降雨极值的时空变化规律和特点,有助于提高应对极端灾害的能力。通过构建PDS/GP模型,并引入降雨极值变化指标,结合统计检验分析汉江流域15个气象站点1960~2014年春、夏、秋季以及全年月降雨超定量系列的年际变化特征;利用复杂网络理论的聚类系数和节点度,结合各站点在典型年份春、夏和秋季的降雨极值变化指标,分析月降雨极值的空间分布特征。分析结果表明：从时间上看,汉江流域月降雨极值年际变化的季节性差异较大,近55 a没有明显的一致性变化趋势。受季风气候影响,夏季的月降雨极值年际变化与春、秋季相反,而秋季的变异指标年际波动最大。从空间上看,受季风气候、下垫面条件和人类活动等多种因素的综合作用,中下游月降雨极值变化的差异性要高于上游。随着相关阈值的增大,流域站网总体关联度有所降低。相同阈值下的结果表明空间上相邻的站点其关联性差异较大,部分相距较远的站点具有更大的关联性,分析结果可为降雨极值的空间插值提供参考。     

基于区域气候模式CCLM的中国极端降水事件预估

选用中国气象局国家气候中心由逐日观测资料插值而成的格点化观测数据集,评估了区域气候模式COSMO-CLM(CCLM)对中国极端降水的模拟能力,并对2016—2050年中国极端降水事件进行预估。文中主要采用强度-面积-持续时间(Intensity-Area-Duration,IAD)方法,识别了既定时间尺度下具有一定强度和影响面积的极端降水事件,分析未来中国极端降水事件的特征和变化趋势,结果表明:1)区域气候模式CCLM对中国极端降水的空间分布和变化趋势均有较强的模拟能力;2)2016—2050年中国极端降水事件整体呈增加趋势,RCP 8.5情景下变化更为显著,事件强度更大;3)未来不同情景下,均有可能发生强度或影响面积超过基准期最大值的事件,其中影响面积大的事件多发生在华北和东北,强度大的事件多发生在西南和华南。     

空间插值模型对土壤Cd污染评价结果的影响

分析和比较了不同插值模型(反距离加权、局部多项式、普通克里格和径向基函数)对土壤Cd空间插值、污染面积估算和污染区空间分布的影响,结果表明,插值方法对极大值都存在不同程度的平滑,交叉验证的Cd极大值插值的相对误差高于45.1%.不同插值模型估算的污染区域面积在0～2.12%之间.根据样点超标率估算的污染面积比插值模型估算的面积高1.53%～3.65%.污染评价结果不确定性较大的区域主要是在局部极大值区域和高值向低值的过渡区域.因此,土壤重金属的空间插值精度对污染评价结果有很大影响,开展土壤重金属污染调查时应注意在浓度过渡区域加大采样密度.     

基于归一化差值植被指数的极端干旱气象对西南地区生态系统影响遥感分析

以年际同期归一化差值植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)作为评价指标,分析极端干旱气象对西南地区生态系统影响的时空分布特征,提出旱灾可能造成的生态影响及应采取的管理和科研措施. 结果表明:2009年8月—2010年3月,西南地区的生态系统受极端干旱天气影响显著,威胁程度呈上升趋势;贵州、广西和云南三省(自治区)受干旱影响的生态系统面积先后超过各省份生态系统总面积的80%,生态系统强度变差区集中在云南的中东部、贵州西南部和广西西北部等地区;农田生态系统受损严重,农作物大面积枯死或绝收;大量水库、池塘干涸,河流水位明显下降,部分河流断流,危及水生生物生存;自然植被影响明显,植被生长明显受到抑制,干热河谷地带和岩溶地形区域植被大面积退化,威胁当地生物多样性.