地震电磁卫星观测技术、数据处理与应用

本项目是中国地震局地震预测研究所与俄罗斯科学院地磁、电离层与电波传播研究所共同协作完成，项目目标是按照我国地震电磁卫星系统建设的总体目标和要求，配合地震电磁探测卫星方案论证，通过与俄罗斯相关研究机构的全面合作，获得和引进俄罗斯方面在卫星电磁观测理论、方法和技术方面的成果，     

利用球谐函数构建中国区域电离层TEC模型

利用全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite Systems,GNSS)观测数据建立高精度的电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC)模型是电离层基础研究与导航电波修正应用研究领域关注的重要课题之一.本文基于球谐函数,结合麻省理工学院(Massachuset...     

大尺度土地利用变化对全球气候的影响

全球变化研究国家重大科学研究计划"大尺度土地利用变化对全球气候的影响"项目集中了国内外土地利用、气候、生态等领域的高水平研究机构,从"全球视角"出发,通过国际对比揭示与评估局地、区域和全球尺度土地利用/土地覆盖变化(Land-Use and Land-Cover Change,LUCC)过程对气候变化与生态系统的影响,不仅可以为全球变化与地球系统模式研究提供理论基础,而且对于科学调控人类土地利用行为,缓减与适应全球气候变化具有重要意义。本文简要介绍了该项目近5年取得的重要研究成果。     

大规模科学计算研究

科学计算的兴起是20世纪后半叶最重要的科技进步之一.计算与理论及实验相并列,已经成为当今世界科学活动的第三种手段.为把信息和数据变成知识,从而探索科学未知,促进技术创新,加强国防建设,保障国家安全,计算将起不可替代的重要作用.当前科学计算正在向大规模和高性能发展,要达到"全物理、全系统、三维、高分辨、高逼真"的数值模拟,发展高效的计算方法与发展高性能的计算机同等重要.大规模计算提出的世界性难题已形成科学计算的学科前沿.求解由实际问题得到的复杂的偏微分方程不仅计算规模大,更由于非线性、多尺度、长时间、不适定、多区域、高病态等特点使计算格外困难.现有的算法远不能满足需求,这正是本项目必须解决的关键科学问题.本项目是多学科交叉的应用基础研究,将以针对国家目标在环境、材料、能源等领域选择的几个挑战性的大规模计算问题为主攻方向,应用科学计算这一研究手段,为高新技术及前沿学科的发展提供必要的数据和新的研究途径.本项目将重点研究解决这些重大问题所必需的高性能计算方法,并利用我国已有和将发展的大型计算机系统为测试和实现平台,解决几个有实际背景的大规模科学计算问题.本项目设置了复杂流动的高精度数值模拟,物质性质机理的多尺度计算研究,油藏模拟与波动问题及其反问题计算,基础计算方法的创新与发展,大规模计算软件系统的理论和实施等5个课题.自项目实施以来这些课题的研究工作都已取得了重要进展.     

基于克立格算法的区域四维电离层电子密度并行反演

1 项目概述 电离层电子密度分布是无线电测量技术进行电离层介质改正和研究电离层、太阳活动以及与其它各圈层活动关系（如地球磁层、大气层、地壳剧烈运动等）的关键。最近十年来,全球导航卫星系统（GNSS）特别是星载和地基全球定位系统（GPS）的发展使得GNSS成为快速监测电离层的有效手段,为此我们提出了一种新方法,以国际参考电离层IRI为背景和初值,利用多种GNSS测量,根据电离层电子密度分布的空间相关特性,应用地学统计学内插算法中的克立格算法,进行了电离层总电子含量TEC的反演和基于三次样条基函数的四维电离层电子密度反演,并针对GNSS数据量庞大的特点,采用OpenMP并行计算模型来精确快速解算电离层总电子含量和电离层电子密度分布。     

北京及周边地区大气污染机理及调控原理研究

"首都北京及周边地区大气、水、土环境污染机理与调控原理"中大气分项目着重研究北京城市大气边界层动力、热力结构和边界层中大气污染物的物理化学特征及其变化规律,并对大气污染物的输送扩散、转化进行研究,开展城市大气污染数值预报模式及其预警系统的研究,这是本世纪城市环境研究的重大课题之一.本研究揭示城市大气环境污染调控原理,并提出治理方案.城市大气边界层系统观测及城市大气边界层物理过程和污染物化学过程之间强非线性、强非均匀性及耦合理论预测模型研究,大气与水、土多圈层相互作用的机理研究为实施北京"蓝天碧水"环境工程目标提供大气、水、土工程决策与规划,为北京地区污染综合治理提供了科学依据和理论基础.     

水利工程对血吸虫病传播影响及干预措施的研究

“十五”国家科技攻关计划“水利工程对血吸虫病传播影响及干预措施的研究”课题（2004BA718804），采用了血吸虫病流行病学、生态学、水文学和地理信息学等方法，对我国南水北调东线工程、鄱阳湖堤防工程和山区水库灌溉工程修建后所引起的生态环境变化对钉螺分布或扩散以及血吸虫病流行态势的影响进行了系统的综合研究。     

基于P-波段星载SAR的电离层成像技术

电离层是地球空间环境的重要部分，电离层的电子密度受太阳顷角、地磁等因素影响，随时间、经度、纬度以及高度变化。电离层探测是地球物理研究的重要课题，了解掌握电离层电子密度分布对新体制卫星通信、导航和雷达系统技术发展有重要意义，另外，电离层在现代信息战的应用还关系到国防和同家安全。     

基于高频相干散射雷达网的中纬度电离层动力学过程研究

中纬度电离层衔接极区和低纬度电离层，是电离层高中低纬耦合与扰动传播的重要区域，其电离层动力学过程尤为复杂。欧美国家依靠布设的高频相干散射雷达网对欧美扇区中纬度电离层动力学过程开展了大量研究，但对亚洲扇区中纬度电离层环境变化特征及机制尚缺乏深入研究，电离层扰动从极区向中低纬度地区的传播特征及其动力学过程和扇区异同性并不明确。基于此，回顾国际超级双极光雷达网的发展历程，总结基于高频相干散射雷达网研究中纬度电离层动力学过程的国际、国内研究现状和发展趋势，凝练我国高频相干散射雷达网建设完成之后的重点研究方向。     

国际环境传播研究的现状与趋势——基于《环境传播》的分析

《环境传播》(季刊)是国际环境传播学会的官方杂志,该刊致力于发表世界范围内与环境有关的理论、实践和传播过程的学术成果,一定程度上反映了环境传播研究的现状和趋势。以该刊2007年到2014年所刊载的原创性论文为对象,使用文献计量内容分析法对论文作者特征、研究议题、采用的理论和研究方法进行统计分析,旨在揭示环境传播研究的现状和趋势,为我国环境传播研究提供可借鉴的研究范式与发展方向。     

海洋生态系统储碳过程的多尺度调控及其对全球变化的响应

海洋是地表系统中最大的碳库,在全球碳循环中起着举足轻重的作用,显著影响地球气候系统。生物泵和微型生物碳泵是海洋储碳的两个重要途径,其储碳效率在很大程度上决定了海洋和大气中的碳库变动,是碳增汇的关键过程。本项目目标是阐明海洋固碳过程和储碳机理,诠释海洋酸化对固碳和储碳的影响,建立古海洋沉积碳库变动与全球变化的关联,深入揭示海洋生态系统储碳过程的多尺度调控机理。项目将从现代生物地球化学过程入手,研究不同层级水平上海洋生态系统的固碳过程、储碳机制及其对海洋酸化的响应;并结合不同沉积系统近2000年来的碳库变动,以及工业革命以来高分辨率的海水温度、p H值和碳库记录,探讨海洋碳库变动对自然变化和人类活动的响应机制,阐明生物泵和微型生物碳泵储碳的调控机理。项目的实施将显著提升我国在海洋碳循环和储碳机制研究领域的国际地位,为我国制定应对气候变化和实施海洋碳增汇政策提供科技支撑。     

中低纬输电系统的空间天气影响问题研究

太阳磁场活动可能引起包括行星际、磁层、电离层以及地磁场在内的日地空间系统的扰动，空间天气指日地空间系统的物理状态。灾害性空间天气对电力系统的影响是我国电网发展与建设遇到的新问题、新课题。华北电力大学2000年提出并开始研究该课题，2008年开始与国际地磁感应电流（GIC）研究领军科学家、芬兰气象研究院Risto Pirjolajia合作，并受聘为华北电力大学客座教授，参加课题组国家自然科学基金和国家863计划项目的研究，包括联合指导电网GIC建模及算法研究的博士生。2009年，针对我国在全球地处中低纬、电网规模大、电压等级多和特高压电气设备复杂等国情，提出与Risto Pirjolajia和加拿大自然资源部David Boteler合作本项目，2010年获国际科技合作计划的支持。本项目的科技目标是：探明中低纬电网GIC的影响因素与特征规律，建立中低纬电网GIC的评价体系。本项目的合同内容包括：空间天气影响观测数据的收集与统计研究，电网GIC与空间天气事件响应关系研究，特高压大电网GIC模型及其水平研究，特高压电气设备GIC响应和现象研究。经过合作双方三年的共同努力，包括通过采用互访制定研究内容与计划、联合培养博士生和选派学术骨干访问等方法及手段，本项目的研究取得了重要的突破，探明了影响准确评价中低纬电网GIC大小的内外部因素，提出了中低纬电网GIC、变压器和互感器GIC效应的评价理论与方法，建立了多电压等级大规模复杂电网GIC的评价理论与评价方法体系，使我国具备了量化评价多电压等级大规模复杂电网GIC水平的能力。本项目的量化考核成果包括：发表研究论文33篇，其中SCI论文7篇，EI论文15篇；联合培养博士生4人，培养毕业硕士生14人，举办国际会议1次，双方互访10人次。     

"我国重大灾害天气形成机理及预测理论研究"项目研究成果正在得到推广应用

"我国重大灾害天气形成机理及预测理论研究"于1999年作为首批国家973计划项目之一立项启动.项目紧紧围绕"提高梅雨锋暴雨的监测与预测能力"这一总体目标,经过近80名科学家5年的努力,不仅提出了梅雨锋暴雨的多尺度物理模型这一具有较高理论价值的创新研究成果,而且在自主发展我国梅雨锋暴雨的定量遥感技术和中尺度暴雨数值预报模式系统上取得了重要进展.     

青藏高原重大冻土工程的基础研究进展与展望

国家重点基础研究发展计划"973"项目"青藏高原重大冻土工程的基础研究"(2012CB026100)实施5年来,围绕构筑物群相互热作用机制及其与冻土环境变化的响应过程、冻土区构筑物稳定性和工程服役性能的评价方法与理论、冻土工程走廊构筑物群致灾因子与灾害评估指标体系三大科学问题开展系统研究。在走廊冻土变化及其灾害时空演化规律、多年冻土地基热、力响应的多因素耦合机制、冻土工程构筑物基础稳定性与服役性能的评价与预测、冻土工程走廊构筑物相互作用及其对环境变化的响应、冻土工程灾害评估及其防治对策等方面进行了系统而全面的基础研究工作,推动了冻土工程学科的进一步发展,维护了我国冻土工程研究的国际领先地位,研究成果将为高原工程走廊重大冻土工程规划、建设、维护和生态环境屏障建设提供科学基础。本文对项目研究的主要突出进展做了介绍,并对未来的研究工作进行了展望。     

《石油化工》月刊

该成果以理论创新为依据，开展了农田尺度下田面微地形空间变异性研究，提出了基于Monte-Carlo方法和半方差分析方法随机生成田面相对高程值，并进行相应的空间相关性修正和均值修正来模拟农田微地形条件的方法，系统研究了农田地面微地形空间变异性及其对畦灌系统性能的影响等。     

全球变化对生态系统服务的影响

全球变化通过改变生态系统结构和功能,显著影响了全球生态系统服务的提供,严重威胁了人类的生存环境及社会经济的可持续发展。在综述全球变化对生态系统服务研究的基础上,研究以"压力—状态—响应"框架为主线,主要内容包括:(1)通过对过去30年全球变化背景下主要生态系统的变化及驱动机制分析,揭示全球气候变化对生态系统的影响与作用机理;(2)发展和完善多因子、多元素耦合的生态系统机理模型和全球尺度的生态系统服务评估方法,揭示气候变化对生态系统生产力与碳固持、水源涵养、土壤保持等生态系统主要调节服务的影响机制和效应;(3)在此基础上综合分析全球变化背景下的环境要素特征与生态系统功能和服务,形成面向全球变化的生态功能区划方案,并根据未来气候变化情景下的生态系统服务提供能力,提出适应性管理对策。研究结果对于我国减缓和适应全球气候变化以及提高国际学术影响力具有重要意义。     

海洋生态系统储碳过程的多尺度调控及其对全球变化的响应研究进展

海洋储碳机制及其对全球变化的响应是当前全球变化研究领域的重大科学问题,也是薄弱环节和难点所在,如何阐明典型海洋生态系统固碳过程和储碳机制,评估全球变化的影响,并进一步探寻古海洋沉积记录及其与现代过程的关联,建立海洋典型生态系统沉积碳库变动与全球变化联系仍是当前全球变化研究的核心问题。针对这一重要科学问题,国家重点研发计划"全球变化及应对"重点专项"海洋生态系统储碳过程的多尺度调控及其对全球变化的响应"项目,围绕核心主题"固碳过程-储碳机制-酸化影响-碳库变动"开展了系统的研究。近两三年来研究工作取得若干显著进展,较系统地阐明了西太平洋中低纬度边缘海浮游植物群落的时空格局、多样性特征与演变机制,深入揭示了海洋酸化抑制固氮束毛藻固氮和生长及其机理,揭示了南海珊瑚钙化对气候变化和海洋酸化的响应,为进一步深入阐明海洋生态系统储碳的调控机制及其对全球变化的响应这一科学问题奠定了良好的基础。     

我国重大气候灾害的形成机理和预测理论研究综述

鉴于我国气候灾害的严重性,本项目把20世纪80年代以来所发生的我国旱涝重大气候灾害作为项目研究的切入点,从气候系统各圈层的变化及其相互作用,特别是从气候系统中海-陆-气各子系统的变化及其相互作用对我国重大气候灾害发生的机理入手进行了深入分析研究,提出了与我国旱涝重大气候灾害形成机理有关的新理论;并且,在对我国旱涝重大气候灾害发生有重要影响的ENSO循环和青藏高原热力作用的机理和数值模式研究方面取得新的突破,从而使我国对ENSO事件预测水平有了较大提高;项目在上述理论研究的基础上提出了我国跨季度和年度气候异常的数值预测系统,研制出新一代气候数值模式,并利用此系统成功地预测了我国1998-2002年夏季发生的严重旱涝气候灾害.此外,项目还成功地进行了我国西北干旱区陆-气相互作用观测试验,获取了许多有关我国典型干旱区陆-气相互作用宝贵的科学观测数据,并得出许多原创性的科学结果,为开发大西北提供了可靠的气候环境资料.这些成果的取得,不仅为今后开展我国重大气候灾害的发生规律、成因与预测研究奠定了坚实的理论和数值模型基础,而且对于国家旱涝气候灾害预测水平的提高,减轻气候灾害造成的经济损失具有重要的经济和社会效益.项目还培养了一批从事气候分析、模拟和预测研究的优秀青年学科带头人,形成了一支从事气候灾害分析和预测的研究队伍,完善和建立了两个有关季风和ENSO循环、气候灾害预测的研究中心和一个典型干旱区陆-气相互作用的观测试验基地.     

英国研究出穿墙雷达

透过一英尺厚的墙壁,"看"到墙那边人的位置、移动速度和动向,甚至根据细微的呼吸探测到静止不动的人,这就是英国国防部最近资助研究的Wi-Fi穿墙雷达。体积小巧的它非常适合巷战或警方解救人质的行动。而且由于其本身并不发射任何无线电波,所以不会被反雷达装置侦测出来。20世纪30年代,美国海军研究人员偶然发现了雷达的原理:当他们看到飞机飞过无线电发射塔时反射了无线电波。而如今的美国有61%     

大型复杂结构布局优化设计方法研究与软件开发

该课题以飞机和机械结构为工程背景,首先,研究了高效的大型复杂结构拓扑优化方法与数值计算技术：探讨了结构不同类型拓扑变量的尺度效应的机理,形成组合结构拓扑优化方法与技术;通过摸索结构尺寸、形状和拓扑变量的尺度效应的机理,