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2018年, 第30卷, 第2期
刊出日期：2018-06-30 上一期    下一期
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基于卷积神经网络的极光图像分类 王菲 杨秋菊 2018, 30 (2):  123-131.  DOI: 10.13679/j.jdyj.20170038 摘要 ( 726 )   PDF(5787KB) ( 862 )   极光是由带电粒子经磁层—电离层碰撞大气而产生的。面对形态各异、演变过程复杂的极光图像, 对 其合理分类为进一步探究日地电磁活动和能量耦合等空间物理问题奠定了基础。针对该问题, 引入深度学 习的方法, 通过卷积神经网络模型自主表征极光特征并实现极光图像分类。该方法对2003 年北极黄河站越 冬观测的38 044 幅和8 001 幅典型极光图像分类正确率达93.17%和91.5%; 自动识别2004—2009 年观测数 据的极光形态, 4 类极光时间分布规律与三波段激发谱能量分布基本一致。实验结果表明, 基于卷积神经网 络的极光表征方法, 能有效实现极光图像的自动分类。 相关文章 | 计量指标

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北极扬马延岛大气边界层高度的气候特征分析 张祥 张叶晖 韩靖博 张乐 史婉蓉 2018, 30 (2):  132-139.  DOI: 10.13679/j.jdyj.20170042 摘要 ( 648 )   PDF(1383KB) ( 741 )   基于1973—2015 年间的全球综合无线电探空资料(IGRA), 采用总体理查逊数(Bulk Richardson Number)方法, 分析了北极扬马延岛43 年间的大气边界层高度变化特征, 并对其多年月均大气边界层高度 变化以及年均大气边界层高度变化进行深入分析探讨。结果显示, 扬马延岛白天对流边界层高度高于夜晚 稳定边界层高度, 夏季多年月均大气边界层高度远低于冬春季节的高度, 夏季平均高度仅为262 m, 而冬春 季节高度在600 m 附近。大气边界层高度的变化与地面相对湿度的变化呈现较好的反相关关系。由于受到 墨西哥湾暖流的影响, 岛屿全年温差较小, 夏季的相对湿度较大, 导致潜热通量较多, 抑制了边界层内的对 流过程, 造成夏季大气边界层高度较低。此外, 其年均高度在1973—1988 年间出现波动下降, 而后在1988— 1995 年快速上升, 最后于1995—2015 年间变化平稳。 相关文章 | 计量指标

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南极特拉诺瓦湾下降风特征 孙启振 张占海 丁卓铭 沈辉 张林 孟上 2018, 30 (2):  140-153.  DOI: 10.13679/j.jdyj.20170026 摘要 ( 1321 )   PDF(25216KB) ( 613 )   南极罗斯海特拉诺瓦湾(Terra Nova Bay)是强下降风汇集区之一。采用高分辨率南极中尺度预报系统 (Antarctic Mesoscale Prediction System, AMPS)资料和特拉诺瓦湾难言岛Manuela 自动气象站实测数据, 分 析了特拉诺瓦湾及其附近地区的下降风特征。AMPS 对难言岛地区风速和气温有较好的模拟能力, 但风向 比实测值偏西约30°。难言岛地区风速从1 月开始迅速增大, 4—9 月风力平均为8 级以上。难言岛夏季1 月 份的风速变化滞后气温变化约3 h; 冬季7 月份风向稳定为西至西南。特拉诺瓦湾及其附近地区下降风来自 西岸海拔较高的冰盖, 其风向的空间分布特征基本几乎不随季节而变化。下降风风速有显著的季节演变特 征, 11 月至次年1 月较小, 3—9 月风速较大。特拉诺瓦湾西岸等几处冰川地带在冬季是强风汇集区, 难言岛 处于Reeves 冰川下降风汇集区中。该汇集区上边界和南北两侧均有清晰的分界线, 风速较强区从地面延伸 至650—800 m 高处, 风速最大值距离地面高度约为50—200 m。强下降风气流受难言岛地形阻挡, 风速有 所减弱, 气流越过难言岛之后, 风速再次加强。特拉诺瓦湾地区下降风流动过程中近地面气团位势温度变化 幅度很小, 表明下降风在从内陆高原到沿岸地区的流动是干绝热过程。 相关文章 | 计量指标

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1979—2015 年罗斯海海冰运动速度变化 刘伊格 柯长青 张杰 2018, 30 (2):  154-160.  DOI: 10.13679/j.jdyj.20170021 摘要 ( 1134 )   PDF(1329KB) ( 937 )   基于美国冰雪数据中心的月平均海冰运动和海冰密集度数据, 建立了1979—2015 年罗斯海海冰运动 速度时间变化序列, 揭示了海冰运动速度的年际和季节变化特征, 探讨了海冰运动速度和海冰范围之间可 能存在的联系, 最后对影响海冰运动速度变化的因素进行了分析。结果表明, 1979—2015 年罗斯海海冰运动 速度总体呈现加快趋势, 海冰运动速度增加趋势最快的季节为秋季, 其次是冬季、春季和夏季。冬季海冰平 均运动速度最大, 依次是秋季、春季和夏季。海冰运动速度与海冰范围在37 年间均呈现上升趋势, 海冰范 围变化滞后海冰运动速度1—2 个月, 两者呈显著正相关关系, 海冰运动速度的增加导致罗斯海海冰范围不 断扩张, 进而影响南极整体海冰分布。罗斯海海冰运动速度与风速之间存在显著正相关关系, 风场是影响海 冰运动速度的一个直接因素。除此之外, 海冰运动还受到包括气压场、洋流场以及海洋阻力系数等的影响。 相关文章 | 计量指标

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基于海冰密集度遥感数据的波弗特海海冰时空变化研究 刘玥 庞小平 赵羲 苏楚钦 季青 2018, 30 (2):  161-172.  DOI: 10.13679/j.jdyj.20170036 摘要 ( 815 )   PDF(7331KB) ( 711 )   采用美国冰雪数据中心(NSIDC)的日尺度与月尺度海冰密集度数据, 将海冰密集度为15%作为阈值 确定海冰外缘线位置, 提取波弗特海海域的海冰外缘线, 计算波弗特海的海冰密集度、海冰范围与海冰面积, 然后通过海冰范围与海冰外缘线的年际变化与季节变化来分析波弗特海海冰外缘线退缩的时空变化特征与 趋势。实验结果表明, 1978—2015年波弗特海的海冰密集度、海冰范围与海冰面积整体变化趋势一致, 减少 趋势显著。37年来, 海冰密集度平均每年减少约0.3%, 海冰范围平均每年减少3 235 km², 海冰面积平均每 年减少5 084 km²。海冰密集度在1979—1996年无明显减少趋势, 1996—2015年减少趋势明显。波弗特海海 冰范围一般在9月达到最小值, 在11月至次年5月维持在最大值(全冰覆盖状态); 海冰面积一般在9月达到最 小值, 在12月或者1月达到最大值。海冰范围最小值出现时间有延迟的趋势, 全冰覆盖状态具有起始时间越 来越晚、终止时间越来越早、持续时间越来越短的趋势, 平均持续天数为212 d。 相关文章 | 计量指标

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基于“永盛轮”航线冰情分析的北极东北航线通航性研究 马龙 李振华 陈冠文 李伊琳 2018, 30 (2):  173-185.  DOI: 10.13679/j.jdyj.20170017 摘要 ( 893 )   PDF(2854KB) ( 880 )   海冰冰情是开发、利用北极航道的关键信息, 研究利用2006—2015 年北极地区逐日海冰密集度数据, 根据2013 年“永盛轮”首航北极东北航道时所经航线为例, 提取了航线冰情要素, 包括航线通航窗口、逐 日海冰密集度时空分布以及海冰密集度月标准差等, 对航线通航条件进行了研究。根据航线冰情要素获得 了十年间航线通航窗口的基本情况, 十年间航线所经水域的大体通航情况和主要冰障位置, 7—10 月份航线 所经水域海冰密集度的变化动态。通过对航线冰情要素的分析, 得出影响航线的两个关键海域, 并分析了 “永盛轮”航线与关键水域航线通航窗口的变化趋势。 相关文章 | 计量指标

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南极磷虾干燥特性的研究 张军文 郑晓伟 沈建 欧阳杰 高翔 周春生 2018, 30 (2):  186-191.  DOI: 10.13679/j.jdyj.20170025 摘要 ( 791 )   PDF(508KB) ( 762 )   南极磷虾资源量大且营养丰富, 是人类赖以生存的后备蛋白库, 如何高效利用其资源已经成为当今 科技的重点和难点。通过陆上实验, 设定温度在120℃的恒定干燥条件下, 对其进行热风干燥, 来模拟船载 南极海域条件下, 南极磷虾的干燥曲线和干燥速率曲线。结果显示, 在恒定干燥条件下, 其干燥速率是 0.497g·cm–2·min–1, 临界含水率为0.56 g 水·g 干物料–1; 恒定干燥时间约占全部时间的三分之一。当低于临 界含水率时, 物料就进入了降速干燥阶段。此外, 南极磷虾的干燥速率还与干燥温度和物料的烘干表面积有 关; 提高干燥温度和表面积都可加快干燥速率, 这对于南极磷虾粉的设备设计、实际生产都有着重要的参考 和指导意义。 相关文章 | 计量指标

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基于DNA条形码对南极Yelcho站周边海域鱼类种类鉴定 李渊 张然 宋普庆 李海 陈坚 林龙山 2018, 30 (2):  192-197.  DOI: 10.13679/j.jdyj.20170010 摘要 ( 739 )   PDF(907KB) ( 651 )   南极鱼类是南极海洋生态系统的重要组成部分, 在食物网的物质循环和能量流动中起着重要的作 用。利用中国第32 次南极考察暨中智第2 次联合南极半岛综合科学考察采集Yelcho 站周边海域南极鱼类, 并基于形态学和DNA 条形码技术对其进行种类鉴定。序列相似性结果显示仅2 尾鱼类能准确鉴定到种, 剩 余6 尾属于模糊种; 结合GenBank 中的同源序列对其进行系统发育分析, 结果显示所有样品能明显分为4 个组群, 且各物种的最小种间遗传距离均高于该物种的最大种内遗传距离, 存在明显的条形码间隙, 证明 各物种鉴定结果的有效性。8 尾样品内存在3 个有效种, 南极鱼科7 尾, 裸南极鱼科1 尾, 在一定程度上反 映出Yelcho 站周边海域鱼类在物种组成和生物量上均以南极鱼科鱼类为主。 相关文章 | 计量指标

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南极搜救体系现状与影响及我国的对策研究 董跃 葛隆文 2018, 30 (2):  199-209.  DOI: 10.13679/j.jdyj.20170028 摘要 ( 729 )   PDF(2726KB) ( 713 )   伴随各类南极活动的增多, 如何尽可能地减少和避免遇险、遇难事件并更好地进行搜救成为南极活 动各国重点关注的问题之一。在国际海事组织(IMO)和国际民航组织(ICAO)所划分搜救区域的基础上, 南极 地区形成了以距离南极最近的5 个国家为主导的南极搜救体系。各国的搜救职责依4 个国际公约确立。承 担搜救责任的5 个国家基于本国的搜救体系, 开展国际合作, 在南极搜救方面发挥了重要的作用和贡献。在 现有南极条约体系框架下, 南极搜救活动难免会对相关国家在南极的实质性存在、极地安全等问题产生一 定的影响。我国作为参与南极活动的主要国家之一, 在南极有着重要的利益诉求, 有必要通过完善相关的硬 件设施、提升搜救软实力等途径来提高我国的南极搜救活动参与度, 强化我国在南极的实质性存在与影响, 增强对南极事务的话语权。 相关文章 | 计量指标

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低温冷阱大气水汽收集技术及其在水稳定同位素研究中的应用 胡家权 庞洪喜 2018, 30 (2):  210-219.  DOI: 10.13679/j.jdyj.20170043 摘要 ( 770 )   PDF(1142KB) ( 788 )   系统地介绍了低温冷阱大气水汽收集的基本原理、实验方法、实验过程中的误差估计以及该方法在 水稳定同位素研究中的应用。基于低温条件下显著增加水汽凝结面和凝结时间的方法, 使水汽完全凝结; 利 用水分在真空条件下升华/蒸发及其在低温条件下再凝结的原理, 实现对水汽样品的转移收集。收集的水汽 样品中稳定同位素值的误差主要来自两方面: (1)低温条件下玻璃冷阱中部分未冷凝的饱和水汽; (2)样品室 温融化后, 外界大气进入瓶内与融化后的水汽样品发生同位素平衡分馏; 并分别对上述两种误差进行了理 论估计。利用低温冷阱水汽收集和稳定同位素离线测试方法在以下三方面具有较重要的应用: (1)过量17O 是当前水稳定同位素研究的前沿, 实现对大气水汽中过量17O 高精度测试是该方法的重要应用; (2)获取低 水汽浓度地区高精度大气水汽稳定同位素测试数据; (3)验证激光光谱稳定同位素分析仪在线水汽稳定同位 素测试数据。 相关文章 | 计量指标