一种改进的边界层参数化模式

在能量平衡方法的基础上提出一套利用常规气象资料求取边界层参数的改进方案。利用中国科学院大气物理研究所铁塔观测资料,与廓线法进行对比分析,表明这种方案具有输入要求少,输出信息量大,结果合理的优点。此外,对此方案中的4个可变参数作了敏感性试验,结果表明湿度变化参数α的敏感性较强,在使用时应当合理选择其数值。该方案可以满足新一代空气质量模式对边界层参数化的需求。同时,由于仅需常规气象资料就能求取所有的边界层参数,因此特别适合于空气质量模式的法规应用。     

Approaching the upper boundary of driver-response relationships: identifying factors using a novel framework integrating quantile regression with interpretable machine learning

● A novel framework integrating quantile regression with machine learning is proposed. ● It aims to identify factors driving observations to upper boundary of relationship. ● Increasing N:P and TN concentration help fulfill the effect of TP on CHL. ● Wetter and warmer decrease potential and increase eutrophication control difficulty. ● The framework advances applications of quantile regression and machine learning. The identification of factors that may be forcing ecological observations to approach the upper boundary provides insight into potential mechanisms affecting driver-response relationships, and can help inform ecosystem management, but has rarely been explored. In this study, we propose a novel framework integrating quantile regression with interpretable machine learning. In the first stage of the framework, we estimate the upper boundary of a driver-response relationship using quantile regression. Next, we calculate “potentials” of the response variable depending on the driver, which are defined as vertical distances from the estimated upper boundary of the relationship to observations in the driver-response variable scatter plot. Finally, we identify key factors impacting the potential using a machine learning model. We illustrate the necessary steps to implement the framework using the total phosphorus (TP)-Chlorophyll a (CHL) relationship in lakes across the continental US. We found that the nitrogen to phosphorus ratio (N׃P), annual average precipitation, total nitrogen (TN), and summer average air temperature were key factors impacting the potential of CHL depending on TP. We further revealed important implications of our findings for lake eutrophication management. The important role of N׃P and TN on the potential highlights the co-limitation of phosphorus and nitrogen and indicates the need for dual nutrient criteria. Future wetter and/or warmer climate scenarios can decrease the potential which may reduce the efficacy of lake eutrophication management. The novel framework advances the application of quantile regression to identify factors driving observations to approach the upper boundary of driver-response relationships.     

等效阻尼比对基于位移的抗震设计的影响分析

等效阻尼比是基于位移抗震设计中确定等效周期的一个关键参数。通过对不同研究者提出的等效阻尼比模型进行比较研究,重点讨论了滞回模型、延性系数和等效周期对等效阻尼比的影响。结果表明,不同等效阻尼比模型的总体变化趋势是一致的;滞回模型对等效阻尼比有很大影响,Ramberg-Osgood模型的等效阻尼比是Flagshaped模型的2.56倍;等效阻尼比随着延性系数的增大而增大,尤其在μ=2～4范围内变化幅度最大;短周期与中长周期等效阻尼比相差2倍多,故等效周期小于1 s时,必须考虑其对等效阻尼比的影响。     

Multilevel air quality evolution in Shenyang: Impact of elevated point emission reduction

Visibility observed at different altitudes is favorable to understand the causes of air pollution. We conducted 4-years of observations of visibility at 2.8 and 60 m and particulate matter(PM) concentrations from 2015 to 2018 in Shenyang, a provincial city in Northeast China. The results indicated that visibility increased with the increasing height in winter(especially at night), and decreased with height in summer(especially at the daytime). PM concentration exhibited opposite vertical variati...     

福州市PM2.5污染过程中大气边界层和区域传输研究

以福建省会福州市2013年1月空气质量变化为对象,分析大气边界层变化和周边区域污染物传输对福州市大气颗粒物PM2.5的影响.利用福州市2013年1月逐日地面和探空观测资料以及NCEP提供的2013年1月FNL分析资料,通过大气边界层要素与PM2.5浓度之间的相关性,对PM2.5污染过程的大气边界层特征进行分析;同时采用HYSPLIT后向轨迹模拟及区域风场相关矢分析对影响福州雾霾的污染物区域传输路径进行探讨.结果表明:地面气温与PM2.5浓度呈正相关,地面风速与PM2.5浓度呈负相关,近地面边界层条件有利于霾颗粒物的形成和累积.但不同于我国东部主要污染源区霾污染过程中存在大气边界层逆温,福州PM2.5污染过程中并未出现大气边界层逆温结构,这一边界层结构的垂直混合可有利于区域传输的污染物从上层大气到达近地面从而加重福州霾污染,福州是华东地区一个PM2.5污染物的主要接受区,PM2.5污染物主要以外源输送为主.2013年1月份福州市清洁日近地面风向为海洋吹向大陆的东南风,霾污染日则为大陆吹向海洋的偏北风,PM2.5污染物主要从长三角地区、苏北以及安徽河南一带通过东北和西北方向的传输路径影响福州的空气质量.     

跨湖桥独木舟遗址区地下水渗流场模拟研究

独木舟遗址位于浙江省萧山区,是浙江省迄今为止发现最早的新石器时代文化遗存。现场踏勘发现,破坏遗址原址保护主要环境地质病害是水的问题。通过对该遗址区水文地质条件的分析,建立了遗址区水文地质概念模型和数学模型;运用地下水数值模拟软件Modflow模拟遗址区原始地下水分布;将模拟区地形图与模型模拟结果进行比较,发现它们具极大的相似性,这说明模拟的结果是符合实际情况的。     

高压输电线铁塔地震时程弹性数值模拟

地震对高压输电线铁塔的安全性能有重要影响。通过建立高压输电线铁塔模型,采用有限元方法对受7级和8级地震影响的高压输电线铁塔的力学行为进行数值模拟与分析。计算结果表明:在地震作用下高压输电线铁塔t=3-4s时加速度最大,其应力也相应较大;在7级地震时最大应力值远小于材料的许可应力,高压输电线铁塔在7级地震过程中是安全的,但是8级地震时,最大应力值已经达到234MPa,超过Q345许可应力230MPa,高压线铁塔就处于不安全运行状态。     

沈阳地区霾的环境特征研究

利用沈阳市1961—2009年的气象资料,分析了霾天气出现的年季特征及其天气形势特征。利用边界层气象资料与污染物质量浓度资料对特定的霾过程从边界层到污染物质量浓度条件进行了分析。结果表明：沈阳地区霾的出现呈现逐年上升的趋势,近5 a平均每年为120 d左右,目前霾天数已经占到了全年的30%~40%。冬秋季节出现霾天气较多,秋冬两季霾日数占全年霾日总数的75%。凌晨到上午是霾出现的高发期,02—08时霾出现频率占总霾数的44.5%。霾的出现主要发生在冬秋季节冷空气势力不强,大气扩散能力较弱,边界层出现逆温时刻。接地逆温层厚度常常稳定在200~300 m高度左右,PM10质量浓度与能见度（霾）呈负相关,相关系数-0.402 7。风速与能见度（霾）呈正相关,相关系数为0.886 4。     

吸能让位防冲支护结构与围岩协同作用体系研究*

为防治冲击地压危害,减小人员伤亡与经济损失,采用数值计算方法建立吸能让位防冲液压支架与围岩协同作用体系模型,计算支架和围岩组合体系在静载和冲击载荷作用下的受力状态。结果表明:静载条件下,受煤层影响巷道右侧拱肩位置应力值与塑性应变相对最大,此处最易发生破坏;吸能装置在静载条件下没有发生压缩变形,表明吸能装置不会影响支架正常工作;竖向冲击荷载条件下,受煤层结构影响巷道右侧拱肩处等效塑性应变值增大相对比较明显,吸能防冲支架中间液压柱与右侧液压柱水平位移变化相对最明显;冲击地压发生过程中,支架与围岩间相互作用力变化较大,总体可分为振动段、平稳段、上升段、波动段4个阶段。     

考虑非线性吸附时溶质在有限厚度粘土中的一维扩散解

在采用非线性分段式吸附等温模式的基础上,建立了溶质在粘土中的一维扩散模型,在考虑有限厚度边界及土中溶质背景浓度的条件下得到了相应的解.模型引入了移动边界以说明当溶质在粘土孔隙水中的浓度达到某一较高值后,阻滞因子将发生显著变化.算例分析表明,该模型和考虑经典非线性吸附等温线得到的结果相差不大,这进一步说明了该模型的合理性.考虑非线性吸附效应对溶质迁移有重要影响.在较高溶质浓度下采用线性吸附等温模式会得到偏不安全的结果.该解相对较简单,并可用于验证各种数值模型、拟合试验数据等.