地学信息科技的发展及其研究前沿

地学信息科技是地学与数学、信息科学、计算机技术互相结合的产物,其发展轨迹和趋势可概括为孤立→系统→网络,描述性→线性→非线性→复杂性,概念化→数字化→智能化→网络化.智能化研究、非线性科学、复杂性科学、数字地球等是地学科技的几个前沿性领域.     

2016年地球科学热点回眸

 2016年,地球科学的各分支学科均取得了一系列研究进展,呈现出“传统地球科学”向新一轮“地球系统科学”转变的特点。遴选了全球变暖趋缓及其影响等研究热点和最新发现,回顾了2016年地球科学领域的重大事件,并分析了地球科学的发展趋势。     

2020年地球数据科学与共享热点回眸

地球数据科学是地球科学与数据科学的结合,是地球科学研究与数据驱动科学发现范式转变的前沿交叉领域.在地球大数据研究快速兴起的背景下,从地球数据大科学计划、科学数据治理和地球科学数据共享等方面回顾了2020年的进展.介绍了深时数字地球大科学计划、地球大数据科学工程,以及全球数据汇聚、数据认证、数据仓储、数据政策、数据标准、...     

地球科学发展趋势的思考——以地球动力学和超大型矿床形成机制为例

 从地球动力学和超大型矿床这两个地球科学前沿问题着手, 初步探讨了地球科学的发展趋势。地球动力学盲在解决地球形成和演化的关键性问题, 它涵盖了岩石圈板块动力学、地幔动力学、地核动力学及核-幔动力学, 地球动力来源是地球动力学研究的焦点, 它涉及了地球整体性和各圈层相互作用研究范畴。超大型矿床, 尤其是非常规超大型矿床, 是特定因素在特定条件下的耦合, 超大型矿床形成机制同样涉及了地球圈层相互作用。通过地球动力来源和超大型矿床形成机制初步探讨, 认为地球科学总的发展趋势是向着整体性和系统性方向发展, 地球单一圈层的研究已很难适应地球科学的发展, 需要从系统科学的角度去研究。     

科学技术与地球自然环境

在阐明科学技术发展过程的基础上，提出绿色科学技术就是人类社会可持续发展的科学技术，也是保护地球自然环境的科学技术．     

资源环境与21世纪地球科学发展趋势

在分析了当代人口增长、资源环境态势与地球科学发展历史及地球科学研究发展趋势后指出 ,从人口、资源、环境、发展角度分析 ,2 1世纪地球科学研究将沿三大科学领域转变 :即由研究地球系统演化历史向研究地球系统过去、现在与未来的方向转变 ;由向地球系统索取各种自然资源为主 ,向以保护地球系统各种自然资源为主的方向转变 ;由研究地球系统天然地质作用及其产物向研究天然地质作用及其产物与研究人为地质作用及其产物并重的方向转变。从而提出 2 1世纪地球科学可能将沿着理论地球科学、管理地球科学和人为地球科学三大科学研究领域发展 ,并对中国社会经济可持续发展中地球科学创新体系作了探讨。     

Catastrophe mechanism and classification of discontinuity behavior in thermal science (II)

The catastrophe mechanisms of thermal performance characteristics of the firebox gas combustion system were analyzed from the viewpoint of catastrophe theory. The mathematical models of cusp catastrophe were established. The relationship between the thermal performance characteristics and the changing of system control variables was studied. The cusp catastrophe mechanisms of typical performance characteristics, such as kicking and lagging, and those of transition from quenching to igniting were explained. It was illustrated that discontinuity behavior of thermal systems with an “S” motion feature curve and lagging feature may be equivalently classified according to the topology of cusp catastrophe, influenced by two groups of independent control variables.     

发展科学卫星的管理复杂性

 发展科学卫星具有重要的意义,但由于科学卫星的特点,发展科学卫星面临着许多管理复杂性问题,采用传统的系统工程与项目管理方法并不能取得良好的效果。在分析科学卫星的特点、总结中国科学院空间科学先导专项实践经验的基础上,提出了处理科学卫星管理复杂性问题的思路与对策。     

多层超网络探索中的若干问题与思考

 网络科学已进入更高的超网络科学探索阶段,近年来探索多层次超网络已成为国内外令人关注的前沿课题之一。本文探讨超网络特点,列举了2个典型实例,论述了理论模型及其重要性,讨论了非线性超网络数理问题的艰巨性,介绍了多层次超网络的研究路线和进展概况,提出探索中的问题并进行思考。     

Catastrophe mechanism and classification of discontinuity behavior in thermal science (I)

The mechanism of discontinuity behavior has important significance in the study of thermal science, such as fire, combustion, explosion and heat transfer. This sort of discontinuity behavior and the catastrophe caused by system nonlinearity may be equivalently classified according to the catastrophe model promulgated by catastrophe theory. Under the conditions of uniform temperature and thermal isolation, the self-ignition behavior of a Semenov System can be viewed as a result of the fold catastrophe of the system.     

复杂性科学与思想政治教育现代化的方法论创新

思想政治教育现代化是思想政治教育观念、内容、目标、运行机制、队伍、技术路径等由传统形态向现代形态的革命性转变和整体性发展,是一个极为复杂的过程。在复杂性科学或复杂性思维的理论视角下,推进思想政治教育现代化,必须实现思想政治教育的整体性思维、生成性思维、非线性思维以及开放性思维的方法论创新。     

Catastrophe mechanism and classification of discontinuity behavior in thermal science (Ⅱ) -- Cusp catastrophe

The catastrophe mechanisms of thermal performance characteristics of the firebox gas combustion system were analyzed from the viewpoint of catastrophe theory. The mathematical models of cusp catastrophe were established. The relationship between the thermal performance characteristics and the changing of system control variables was studied. The cusp catastrophe mechanisms of typical performance characteristics, such as kicking and lagging, and those of transition from quenching to igniting were explained. It was illustrated that discontinuity behavior of thermal systems with an "S" motion feature curve and lagging feature may be equivalently classified according to the topology of cusp catastrophe, influenced by two groups of independent control variables.     

地球系统科学模拟有关重大问题

从20世纪70年代开始,科学家们已经开始把大气、海洋、冰雪和陆面四个圈层作为一个整体来考虑,既研究各圈层内部的物理过程也研究其间的相互作用,这实际上是一个物理气候系统.进入21世纪,人们的视野从物理气候系统扩展到了地球系统,进一步考虑生态系统、空间天气和固体地球系统,通过研究圈层内部的物理、化学和生物地球化学过程以及圈层之间的能量、动量和物质交换来了解地球能量过程、生态过程和新陈代谢过程的运行规律.人们越来越重视诸如碳、氮循环等生物地球化学耦合过程在气候系统中的作用及人类活动对这些循环过程的影响.地球系统模式基于地球各圈层中的物理、化学和生物过程建立起来的数学方程组,然后用数值计算方法求解,编制成一种大型综合性计算程序.地球系统模式是迄今为止最复杂和最具综合性的科学数值模拟工具,是地球系统科学理论和知识的集大成.地球系统模式的先进性,体现了一个国家在地球系统科学研究的核心竞争力,是衡量一个国家地球科学研究综合水平的重要指标.建成国际领先的地球系统模式对大幅度提升我国在地球系统科学领域的水平具有不可替代的作用.本文概述了地球系统数值模拟研究的科学意义、国家需求、国际发展趋势、我国已经取得的成就和未来的发展目标和任务.     

Catastrophe mechanism & classification of discontinuity behavior in thermal science (Ⅰ) --Fold catastrophe

The mechanism of discontinuity behavior has important significance in the study of thermal science,such as fire,combustion,explosion and heat transfer.This sort of discontinuity behavior and the catastrophe caused by system nonlinearity may be equivalently classified according to the catastrophe model promulgated by catastrophe theory.Under the conditions of uniform temperature and thermal isolation,the self-ignition behavior of a Semenov System can be viewed as a result of the fold catastrophe of the system.     

非饱和土强度非线性及对被动土压力的影响

为研究非饱和土强度的非线性及其对被动土压力的影响,文中在介绍非饱和土强度非线性研究进展的基础上,结合分段抗剪强度公式拟合了一个高吸力抗剪强度参数,并将这一参数应用于非饱和土被动土压力的计算。研究结果表明:高基质吸力具有双重影响,按减小影响和增大效应间的相对关系可分为3种情况,所对应的被动土压力随着基质吸力的增大,或逐渐减小并最终趋于稳定,或略有增加,或大幅度增加,这实际反映的是高基质吸力下非饱和土强度的非线性规律。     

建设“数字地球”的一种重要工具——元胞自动机

认为“数字地球”的核心是全球的信息化 ,是促进经济发展和社会进步的有效途径 ,而在地球系统中存在着大量的复杂系统 ,因此“数字地球”的研究过程中必不可少的应包括对复杂性的研究 ,元胞自动机正是基于复杂系统的特点而设计的可以用计算机模拟的极为有用的方法 ,因而元胞自动机也是建设“数字地球”的一种重要工具 .在对复杂性和复杂系统理解的基础上 ,阐述了元胞自动机的基本原理、特征及其在“数字地球”建设中的应用     

信息科技对数学解题策略的影响

通过对一些常用例子的剖析，论述了以计算机，网络作为工具，可以使一 些原有的数学思维广度,数学解题方法得到拓展与延伸。     

非线性破坏准则下浅埋隧道围岩压力的极限分析

采用土体非线性破坏准则,基于浅埋隧道的泰沙基破坏模式,利用极限分析法中的上限定理,推导非线性破坏准则下浅埋隧道围岩压力的计算公式。运用序列二次规划算法进行优化分析,得出围岩压力上限解的最优值。研究结果表明:当非线性系数m=1时,非线性破坏准则变成线性Mohr-Coulomb准则,本文方法的计算结果与泰沙基极限平衡法的计算结果比较接近,证明了本文方法的有效性;非线性系数对围岩压力上限解有较明显的影响。     

大地地磁感应电流与大地电导率关系的分析

磁暴产生的地磁感应电流(Geo-magnetically Induced Current,简称GIC)不仅在电网、输油气管道等导体中流动,还在大地中流动,研究大地GIC与大地电导率关系,对认识大地电导率对大地GIC和管网GIC的影响,以及准确计算管网系统的GIC具有重要意义。本文利用均匀大地电导率模型和分层大地电导率模型分别计算了不同深度大地GIC大小以及GIC分布规律,分析了均匀大地电导率模型和分层大地电导率模型与大地深层GIC的关系以及对GIC计算结果的影响。研究结果表明,大地电导率越小,大地GIC分布的深度越深,以及大地电性构造对大地和管网GIC大小和分布深度的影响很大。在此基础上,提出了下一步的研究建议。     

东渐的天学：中国近代科学与科学教育之嚆矢

明末清初期间,西方的耶稣会传教士为在中国传扬天主教,选择了学术传教的策略,而且首先选择的就是“天学”。当时耶稣会传教士传人的天学,即是中国近代科学与科学教育之嚆矢。围绕着这个问题,历来争议很多,其结论亦大相径庭。而对这个问题的认识,又与我国长期以来对科学的认识和对科学教育的理解有密切的联系。根据有关的材料对几种观点进行分类解析,提出个人的见解,以作为今天我国科学教育改革之借鉴。