基于广义熵原理的生态系统演化动力学

生态系统作为由大量组元组成的典型复杂开放系统.其演化动力学是当前学术界的研究热点和难点.本文定义了生态系统的"广义熵",指出控制生态系统演化动力学的物理学法则是"最大广义熵原理",即系统总是寻找一种优化过程使得在给定的约束或代价下广义熵最大,即总是使自身得到最大限度的发展.基于此原理导出了有序结构形成和演化的基本方程,并结合植被生态系统的案例数值模拟了有序结构形成和演化的动力学过程,由此形成了研究具体生态系统演化动力学的新方法.新方法的提出也为解决一般化的生态系统演化问题提供了从机理到具体置化分析的完整框架.     

景观斑块演化的动力学机理和数值模拟

景观在空间分布上具有异质性、斑块性等复杂特性。由于景观结构组成部分之间往往存在复杂的非线性相互作用,目前很少有对景观结构动力学演化的研究。本文利用基于非平衡统计力学的基本思想,提出用最大流原理作为景观斑块系统演化的原理。同时结合实际数据,通过数值模拟,揭示了景观斑块演化动力学过程及结构特征。     

地壳演化和变形的非线性动力学:1模型和数值模拟方法

综合考虑多因素和多过程间的耦合与反馈作用,建立了地壳演化与变形的综合的非线性动力学模型.通过建立岩石结构动力学将变形与岩性耦合起来;采用递增应力流变学方法将弹性、塑性、断裂变形结合并与流体和化学耦合起来.采用有限元和改进的Lagrangian方法求解动力学方程组,编写了模拟程序.应用该模型和程序可对不同尺度区域的地壳演化和变形的动力学过程进行1-3维数值模拟,并可应用于很多相关领域的研究.     

基于复杂网络的气液两相流流型识别与动力学特性分析

气液两相流作为一个非线性动力系统,其流动演化动力学特性尚未得到清楚的认识.以垂直上升管内空气-水两相流为研究对象,在通过流态模拟实验系统获取流态压差时间序列的基础上,构建流态复杂网络和流动演化复杂网络对气液两相流流型及其非线性动力学特性进行了研究.通过对流态复杂网络社团结构的分析获得了其社团结构与不同流型的对应关系,从而实现了对包括过渡流型在内的5种流型的辨识.通过对流动演化复杂网络分析发现,不同流型的流动演化复杂网络呈现出不同的社团结构,而且网络的信息熵演化趋势与流型转化过程密切相关,可以较好地揭示垂直上升管内气液两相流流态演化的动力学特性.     

低温保护剂玻璃态性质的极化分子力场模拟研究

二甲基亚砜水溶液作为常用的低温组织保护剂,其玻璃化转变的微观机理和玻璃态性质备受关注,但缺乏微观分子层面的认识.利用极化分子力场和模拟淬火方法研究二甲基亚砜水溶液体系玻璃转化性质,模拟得到的玻璃转化温度与实验符合较好;同时,利用统计力学方法对体系的结构、热力学性质、动力学性质和单分子行为随温度演化规律进行了研究.结果表明,玻璃态下分子呈现多尺度平动和转动弛豫过程,相邻分子间的结构弛豫过程存在较强的耦合性.     

激光产生的硅等离子体辐射动力学特性研究

本文从实验和理论两方面系统研究了真空环境中激光产生的硅等离子体的辐射动力学特性.实验上利用时间-空间分辨的激光等离子体发射光谱技术,测量了激光产生的硅等离子体极真空紫外波段的光谱,并对光谱进行了分析指认.为了进一步研究实验光谱的时空演化特性,提出了一种简化的基于流体动力学和辐射输运方程的等离子体辐射动力学模型,利用该模型研究了激光产生的等离子体的辐射特性和动力学演化行为,并对实验观测到的时空分辨光谱进行了模拟,详细分析了等离子体的温度、密度和离子布居的时空演化特性.研究结果表明,本文提出的模型能够较好地反映激光等离子体的动力学演化过程以及辐射光谱的特征,可以作为一种有效的激光等离子体诊断工具.     

溅射金超微粒生长规律的MonteCarlo模拟

溅射金超微粒(AuUFP)的实验研究结果表明:AuUFP的凝聚和演化生长可分为近时域和远时域两个过程.前者超微粒尺寸与时间关系服从幂次规律;后者超微粒尺寸与时间关系服从对数规律.采用铁磁Ising模型和动态座逾渗模型分别模拟分析AuUFP的溅射凝聚和演化生长过程,探索了AuUFP产生与紧致生长动力学特性.     

矩形磁纳米点的磁反转及动力学特性研究

基于微磁学模拟方法研究了矩形纳米点的磁反转和动力学特性.获得了矩形纳米点的磁反转过程、自旋波本征动力学特性,以及两者间的内在联系.矩形纳米点的磁反转过程从边缘畴壁的失稳开始,伴随着边缘畴壁移出纳米点外微磁结构从"Flower"态转变为"C"态,随着"C"态边缘畴向磁体中央扩展形成大角畴壁,最后伴随着畴壁移出纳米点外实现反转.磁反转过程中微磁结构相变总是伴随着某种自旋波模式的软化;对称的边缘模式(S-EM)模式软化诱发微磁结构从"Flower"态向"C"态演化,在反转场附近,局域于Y形畴壁的Y-D畴壁模式自旋波的软化激发矩形纳米点不可逆磁反转.     

洋底动力学——从洋脊增生系统到俯冲消减系统

目的 建立洋底动力学.方法 对相关国际前缘研究成果进行综合研究.结果 洋底动力学旨在研究洋底固态圈层的结构构造、物质组成和时空演化规律,研究洋底固态圈层与其他相关圈层.如软流圈、水圈、大气圈和生物圈之间相互作用和耦合机理,以及由此产生的资源、灾害和环境效应.结论 洋底动力学以传统地质学理论和板块构造理论为基础,在地球系统科学思想的指导下,以海洋科学、海洋地质、海洋地球化学与海洋地球物理、数值模拟等高新探测和处理技术为依托,侧重研究洋脊增生系统、深海盆地系统和俯冲消减系统的动力学过程,以及不同圈层界面和圈层之间的物质和能量交换、传输、转变、循环等相互作用的过程,为探索海底起源和演化、保障人类开发海底资源等各种海洋活动、维护海洋权益和保护海洋环境服务的学科.     

双酚A型苯并噁嗪树脂热解的ReaxFF反应动力学模拟

采用ReaxFF动力学方法模拟了双酚A型苯并噁嗪树脂在不同温度下的热解特性.模拟结果表明,含N桥键的断裂是热解的主要引发反应,高温同时促进了分子量较大的碳团簇的形成.随着反应温度升高,H2的数量明显增加,还观察到了CO、NH3、N2和HCN等小分子产物.用ReaxFF动力学方法模拟所得的气体产物以及含类似石墨烯结构的碳团簇与实际实验结果一致,因此,ReaxFF动力学方法可以作为分子水平上研究有机物高温热解反应的一种有效的途径.     

生态网络中信息分析的方法与应用

生态网络中信息分析的方法与应用韩博平，林鹏＿（生物学系）有关生态系统信息分析的最早研究是由Ｒｕｌｔｅｄｇｅ。开始于１９７６年的工作［１］，他将生态系统中物质、能量流动途径定义为信道·以Ｓｈａｎｎｏｎ的通信理论为基础。研究生态系统中组分间的相互作用，认...     

重庆市土地利用变化及其生态系统服务价值响应

土地利用变化会引起区域生态环境的一系列响应.以重庆市为研究区,参照国内外的研究成果,根据重庆市2001-2006年的土地利用情况,综合运用景观生态学理论和生态服务价值理论,从土地利用结构变化出发,以生态系统的复杂性和稳定性为前提,测算重庆市近6年来生态服务价值的变化.研究表明重庆市2001-2006年期间生态系统服务功能年度经济价值量变化呈现上升趋势,土地利用结构调整方向总体来说是基本合理的,土地利用生态效益明显.     

喀斯特流域生态系统稳定性结构模型初探

从生态系统的景观特征及其组成要素出发，分析了流域生态系统稳定性的影响因子，应用论和脉冲论建立了流域生态系统稳定性结构模型。为有针对性地对喀斯特流域生态系统进行优化调控提供理论依据。     

国外区域创新生态系统文献可视化分析

利用Cite Space软件，对2003—2022年Web of Science核心合集中国外区域创新生态系统文献进行可视化分析。通过对关键词共现、突现及引文共被引聚类情况等进行分析，系统梳理国外前沿研究成果。研究发现：动力因素、系统管理、内部结构及其特征成为国外区域创新生态系统四大研究主题，探索系统区域创新和螺旋结构可能成为未来的研究前景。研究启示：应利用多螺旋结构管理生态系统，强化区域创新生态系统的政策嵌入和结构平衡，发展要立足本土，挖掘系统发展的内在特质。     

液态金属新材料产业创新生态系统及其演化研究

液态金属具有不定型的液体形态,具有极佳的电性能和热力学性能,是电学性能和热力学性能要求较高的行业首选,美国NASA在2014年将液态金属列为新材料十大前沿方向之一。以液态金属新材料产业为研究背景,对液态金属新材料产业创新生态系统和创新生态系统演化等概念进行界定,构建了液态金属新材料产业创新生态系统的结构模型,从种群角度分析了创新生态系统的构成及不同创新种群间的关系,同时对液态金属新材料产业创新生态系统的演化机制和动力进行了分析。     

降低自然地理“熵值”发挥现代生态系统的经济效益

<正> 现代生态系统是以人类为中心的生态系统,是自然生态系统和社会生态系统的综合系统。现代生态经济学的基本任务是,顺天时,量地力,根据社会需要,讲求经济效益,因势利导,因地制宜,充分发挥人的智能作用,调整生态系统,使之成为更合理的有序结构;降低自然地理的“熵值”,使之成为高质量的生态系统;建立三维空间的生产生态体系,使之发挥现代生态系统的经济效益。这虽然是一项艰巨的生态工程,然而却是社会发展的历史使命。兹就古代生态经济学思想,当前生态失调的恶果和三维空间的生产生态体系加以论述。 一、我国古代的生态经济学思想 自有人类以来,就存在生态经济学问题。古人穴居,渴饮饥食,就必须寻找适宜的生态环境和丰富的物质资源。我们的祖先筚路蓝缕,以启山林,相传有巢氏构木为巢,燧人氏钻木取火,神农尝百草,后稷教民稼穑,嫘祖栽桑养蚕,都是认识自然规律,利用自然资源来发展农业生产,满足生活需要。这些记述不正反映了我国古代生态经济思想的启蒙吗?     

Ecological stability of Tarim Desert Highway shelterbelt

The Tadm Desert Highway shelterbelt, located in hinterland of Taklimakan Desert, is irrigated by underground saline water, with three to thirty gram per litter mineral degrees. The sustainability and stability are affected by multifarious stress. The structural and functional characteristics of shelterbelt are studied to probe into correlation between environment and shelterbelt. On basis, decision analysis is applied to study ecological stability of the Tarim Desert Highway shelterbelt, to screen out limited factors, to establish general index system, and to evaluate the stability of the shelterbelt nowadays. Finally, the concept of ecological stability is utilized to manage the artificial ecosystem. The results show that the artificial ecosystem is relatively flimsy, whose stability can be increased by adjusting stand structure and improving the nutrient cycle.     

森林碳循环模型方法研究进展

随着人们对森林生态系统碳循环活动各个过程研究的深入,森林碳循环模型逐渐发展起来。该模型利用先进的森林植被科学理论和计算机技术模拟森林碳循环的各个步骤,为森林碳循环研究提供更加清晰和有力的科学依据。本文论述了森林碳循环模型中斑块森林碳循环模型和区域尺度的陆地碳循环模型的主要特点,分别选取这两类模型中几个典型的森林碳循环模型评述每类森林生态系统碳循环模型的优缺点,通过对现有的森林生态系统碳循环模型的分析,探讨了未来森林生态系统碳循环模型的发展趋势。     

中国湿地生态健康评价研究进展

随着湿地面积减少、结构退化和功能减弱等问题的出现,近年来有关湿地生态系统健康备受关注,已成为湿地科学的研究热点．笔者对近十几年来国内湿地生态健康研究状况进行了概述,综述表明：湿地生态系统健康概念逐渐成熟,但目前尚没有统一的定义;湿地生态健康评价的应用领域不断拓展,已经涉及湖泊、河流、沿海等多种湿地类型;湿地生态系统健康评价方法趋于多样化,由传统的指示物种法、指标体系法至运用3s等新技术多种方法相结合,使得研究过程更简便,评价结果更加精确．湿地生态健康的研究对湿地管理和保护有重要意义,但目前在健康评价中需要更加紧密的结合当地的湿地生态系统结构和受威胁状况,选择和构建适宜的评价指标体系,作进一步研究．     

城市生态系统网络稳定性的理论计算与分析

为了计算城市生态系统网络的稳定性,分析了城市生态系统网络的构成特点,确定了以网络基元为基本分析单位的网络稳定性计算思路,定义了标准网络基元及网络基元与网络整体稳定性的计算方法.虚拟生态系统网络样例计算证明该方法可行,并具体计算了实际三线城市生态系统网络的稳定性,计算结果合理.