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[成果] 1900120091 江苏
P456 基础研究 气象服务 公布年份:2019
成果简介:我国是世界上受气象灾害影响较严重的国家之一。据统计,每年因气象灾害造成的经济损失相当于我国生产总值的1%~3%。在影响我国的气象灾害中,80%左右是由大范围、超过天气时间尺度(3~5天)的持续性异常天气气候过程所引起,这些过程包括洪涝、干旱、高温热浪、低温冷害、雨雪冰冻等。 项目预期目标是:揭示热带和中高纬季节内振荡的动力机理;建立和改善延伸期预报动力和统计模式,有效提高我国10~30天延伸期预报能力;培养一支低频气候动力学和延伸期预报领域的中青年骨干队伍。提供更加准确的延伸期预报,对提高全社会防御灾害的能力和水平,较大程度地保护人民生命财产的安全,促进经济发展和社会进步具有重要作用。 创新性研究并深入理解了热带低频振荡(MJO)的触发和东传的物理机制。揭示了DYNAMO外场观测期间MJO触发的物理机制,颠覆了传统的高层大气环航模对MJO触发的理论。基于观测数据和目前全世界较先进的27个全球大气环流模式输出资料,运用水汽模态理论框架研究了MJO东传机制,提出了垂直MSE平流造成MJO东传的新机制,并揭示了MJO东传过程中Rossby波和Kelvin波的相对贡献 创新性完成热带低频振荡(MJO)的个例识别和分类方法,科学分析MJO事件的类别、生成时间和地点,为进一步研究MJO动力学机理奠定基础。 创新性研发了多尺度相互作用诊断方法,可从热带-热带外相互作用、海-陆-气相互作用、不同时间尺度相互作用三个方面,定量诊断和分析季节内振荡、天气尺度扰动及年际尺度气候系统的相互作用过程。揭示了海洋性大陆区域MJO与高频波动间的相互作用过程,包括MJO对高频波动的大尺度控制,以及高频波动对MJO的升尺度反馈,同时定量分析了包括非绝热加热、表层潜热通量、正压能量转换和涡动动量传输在内的非线性过程。
[成果] 1900010225 北京
P456 基础研究 气象服务 公布年份:2018
成果简介:在全球变暖背景下,1991年以来,每年由旱涝、高温、低温、强台风等极端气候事件造成的经济损失平均超过2000亿元。针对极端气候事件对中国经济社会的严峻威胁,该项目突破极端气候事件监测诊断预测评估的关键技术问题,建立中国极端气候事件监测预测业务系统,在国家防灾减灾和气候变化应对服务中得到广泛应用,推动了中国在极端气候事件监测预测方面的科技进步。 设计并建设了中国首个极端气候事件实时监测业务系统,研制了适用于东亚区域复杂气候条件和防灾减灾需求的极端气候事件监测指标体系,揭示了全球变暖背景下中国极端气候事件变化规律。研制了时空尺度双向追踪技术,建立区域性、过程性极端事件客观识别方法并业务化,推动了中国极端气候事件监测业务,拓展了世界气象组织推荐的极端气候事件监测指标体系,为极端气候事件诊断和预测奠定了科学基础。研究成果对国家气候中心被世界气象组织认定为亚洲极端天气气候事件监测评估中心提供了强有力的科技支撑。 创新性地研制了揭示中国重大极端气候事件和气候变化关系的归因方法,研发了分离中国区域极端气候长期变化和城市化效应的检测技术。研制了适用于区域尺度的二步归因方法,揭示了人为和自然外强迫对重大高影响极端高温事件发生风险变化的影响,系统地阐明了温室气体等外强迫在极端气温强度、频率和持续性等变化中产生的重要作用。研究成果在Nature Climate Change发表,显著提升了中国在该领域的国际影响力,极大丰富了极端气候事件诊断和归因的理论基础。 系统地开展了极端气候事件发生机理和关键预测技术研究,创新性地建立了动力-统计相结合的月季气候趋势预测系统。揭示了影响因子与极端气候事件年际关系的年代际变化和多因子协同作用的机理,发展了主要极端气候事件物理概念预测模型。以动力气候模式环流预测为基础,极端气候事件影响因子物理概念模型为核心,建立了极端气候事件动力-统计降尺度预测模型。对2011-2017年期间月、季旱涝趋势预测平均技巧稳步提高近5%,尤其是近3年对中国区域汛期旱涝趋势预测准确率超过了国际先进业务中心水平。 开创性地发展了气象灾害风险评估与预测相结合的技术,构建了重大气象灾害风险评估与预测业务平台。建立极端气候事件和重大气象灾害对农业、人体健康、地质灾害等方面的定量化影响评估模型,与极端气候事件和气象灾害要素的趋势预测相结合,实现了从要素预测向灾害风险预测的跨越,显著提升了重大气象灾害风险预测与服务能力,为防灾减灾提供了强有力的科技支撑。 制定发布国家和行业标准/规范13项,软件著作权4项,出版专著5部,发表论文107篇(SCI 51篇),总被他引频次1464次。建成了综合极端事件监测预测、风险评估和服务为一体的业务系统。该项目的完成推动了中国极端气候事件监测预测研究和业务发展,使中国极端气候事件监测预测水平跻身国际同类业务中心的先进行列,成果应用广泛,取得重大社会和经济效益。
[成果] 1800240034 江苏
TN927.2 应用技术 通信设备制造 公布年份:2018
成果简介:中国经济和社会处于高速发展阶段,在全球气候变化的大背景和国内外不稳定因素的影响下,各种突发灾害和公共安全事件造成的经济损失和社会影响巨大。据中国气象局统计,2017年仅气象灾害就造成死亡失踪913人,直接经济损失达2849亿元。各级政府在防灾减灾和应急救援时效方面,面临越来越大的压力,对应急指挥系统的可扩展性、高可靠性、智能化、标准化提出了更高的要求。在国家科技部火炬计划、国家自然科学基金和江苏省产学研联合创新资金等系列项目推进下,经十余年产学研合作,在原车载气象台的基础上,设计并实现了“云享精细化指挥系统”,突破相关技术瓶颈,取得了一系列具有自主知识产权的成果,主要创新如下: 1.构建了基于多网融合的精细化指挥体系,可根据现场灾害类型、地理环境及通信设施等具体条件进行自适应通信通道选择,实现了预报中心、后方指挥中心、前方指挥中心和现场救援队不同架构层的精细化指挥,由天地一体“广覆盖”拓展到“深覆盖”,增强了职能部门间的协调指挥能力,提高了应急救援时效,拓展了感知和传输能力。 2.以“云感知”理念为基础,构建了“云”数据共享平台;设计了集空天地感知融合、监测预报、可视化分析为一体的同化预报中心,实现了对全国十八大行业及各部门的协同指挥。 3.构建了基于“云”服务的卫星通信系统,实现了针对不同卫星通信体制、不同卫星网络结构和不同卫星组网模式的卫星通信资源互联互通。 4.利用多卫星多频段通信手段,设计了多架构应急保障系统,实现了与预警预报系统的实时联动,保障了通信系统的灵活性与稳定性。 基于以上创新技术,该系统主要由自适应多网融合的精细化指挥体系、云数据共享平台、卫星通信子系统和多架构应急保障子系统四部分构成。包括云感知中心、云存储中心、同化预报中心、后方指挥中心、卫星柔性主站、卫星通信柔性终端、预警信息发布模块、监控模块、北斗单兵模块等产品,实现了集云感知、同化预报、监测定位、可视化分析处理、指挥决策的多功能、高可靠、高智能的精细化应急指挥平台系统,提高了现场应急救援时效。 该系统相关核心技术已制定完成国家标准2项,授权国家发明专利24项,其他知识产权6项;发表论文45篇,被SCI收录14篇、EI收录20篇。项目技术应用累计新增销售7.22亿元,新增利润1.67亿元,新增税收2855万元,其中2016-2017年新增销售收入1.45亿元。产生间接经济效益数百亿元。2007年至今,产品已在全国气象、农林测绘、抢险救灾、城市应急、石油运输、安监环保等18个行业26个省市74个县市推广应用,气象市场占有率达72%,安监、环保市场占有率达60%以上。在2008年汶川地震、2008年第29届奥运会、第13届残奥会、2013年深圳第26届世界大学生夏季运动会等国家重大活动中提供了应急保障,社会效益显著。
[成果] 1800290087 北京
P456 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:近几十年随着天气预报理论和资料探测获取技术的发展,尤其是气象资料的探测和获取方法的发展,使得对灾害性天气的监测和预报水平有了飞跃的发展。气象卫星观测资料有其独特的特点和优势,为天气预报技术的提高做出了巨大贡献,并在气候研究、环境监测、防灾减灾等领域发挥着重大作用。 根据FY-4仪器的光谱响应特征,开发晴空和有云时红外全天候大气透过率的快速计算方法,实现对卫星遥感红外光谱的快速、精确计算和卫星观测模拟;开发针对大气温湿度廓线和云参数的辐射传输线性模式;将逐线积分辐射传输模式(LBLRTM)和卫星观测结果等比较进行独立检验,确定并改善FY-4大气探测仪和成像仪辐射传输模式的计算精度;开发全天候大气温度和水汽垂直廓线反演新技术。在统计反演中,探索克服云顶气压辐射效应强的有效方法,在物理反演中通过通道的选择、权重函数的计算以及收敛判断的设计提高反演算法的稳定性和时效性。 在开发FY-4垂直探测器和成像仪高精度快速红外辐射传输模式的基础上,搭建了从数据输入、定标系数使用、Planck热辐射亮温计算、数值预报场读取和精确时空插值、快速辐射传输耦合计算的风云静止卫星算法集成测试平台。
[成果] 1800240499 江苏
P456 基础研究 气象服务 公布年份:2018
成果简介:项目属气候学、水文学、地理学和灾害学等学科交叉领域。全球气候变暖背景下,极端气候事件频发。评估极端气候事件的影响,需充分考虑极端事件的强度与承灾体的脆弱性和暴露度。基于极端气候事件的影响进行准确、及时地预报预警,是国家防灾减灾和区域可持续发展的迫切需求,同时也是一个世界性难题。项目受国家重点基础研究发展计划和国家自然科学基金等的长期支持,在建立格网化的极端气候事件灾情及社会经济数据库、检测极端气候事件、建立承灾体暴露度和脆弱性指标体系、极端事件预报预警与灾害风险转移技术等方面,建立了完整的“基于灾害影响程度的极端气候事件预报预警”理论框架、方法与技术体系。具有以下三个方面原创性特色: 1.创新性提出“基于灾害影响程度的极端气候事件预报预警”新概念,建立了全系列、格网化、多尺度的中国社会经济和极端气候事件灾情数据库,解决了极端气候事件影响评估和基于影响的预报预警业务的数据支撑和匹配问题。 2.创建了多种采样方法、多种优度检验方法和多种分布模型的气候事件极端性判别技术,提出了多尺度承灾体暴露度和脆弱性评估指标体系,建立了流域洪水、山洪和城市内涝不同影响程度的四级预警指标和动态致灾阈值,实现基于影响的极端事件早期预警,解决了传统预警难以与承灾体关联的难题。 3.建立了基于影响的极端气候事件预报预警业务系统,揭示了中国极端气候事件及其承灾体暴露度和脆弱性时空演变规律,提出中国存在一条东北—西南向的干旱加剧带,并预计未来30年干旱化趋势仍将持续,创建了商业化的气象指数保险产品,开辟了极端气候事件风险转移的新思路。 项目获得授权发明专利2项,实用新型专利7项,软件著作权2项;发表论文共计180篇,SCI论文80篇;8篇代表性论文总他引457次,其中被SCI论文他引304次,单篇论文最高SCI他引95次;项目成果被Nature、Nature Climate Change、《中国极端天气气候事件和灾害风险管理与适应国家评估报告》和WMO Bulletin等引用。项目技术成果在中国气象局及31个省级气候中心旱涝监测与预报业务系统、超过5万余条中小河流洪水灾害风险普查和评估、汶川地震堰塞湖等4项国家级应急抢险处置、中国山洪防治规划等10余项国家级规划、三峡和丹江口水库优化调度等工作中得到广泛应用,完成的有关“近五十年全国干旱发生频率呈增加趋势;未来十年将严重影响经济社会发展”重大决策服务材料,获得党和国家领导同志的重要批示,获得良好的社会、经济和生态效益。 项目成果对三峡和丹江口水库优化调度提供重要技术支撑。其中,2016~2017年,仅在丹江口水库实现增加发电量24986万千瓦时,新增效益549.69万元;在长江水利委员会水文局实现新增效益3289.50万元。项目组获得多项科技和人才奖励,主要包括“千人计划”青年项目、中国气象局科技领军人才、长江水利委员会重大成就奖、中国产学研合作创新奖等。
[成果] 1800240501 江苏
S165.2 基础研究 气象服务 公布年份:2018
成果简介:设施农业是现代农业发展的重要方向,受气候变化影响,低温、高温、寡照、大风、暴雪等灾害重发、频发,严重制约了设施农业发展。设施农业气象服务起步较晚,设施作物气象灾害指标、灾害监测预警与风险评估、环境调控等关键技术缺乏导致现有气象服务无法满足设施农业快速发展需求。该成果依托公益性行业(气象)科研专项、国家自然科学基金和江苏省科技支撑计划项目,系统开展设施农业气象保障技术研究,成果如下: 1.制定设施小气候观测规范行业标准,发展了设施环境信息采集传输和质量控制技术。针对设施内小气候时空变化的复杂性,编制了针对果蔬作物生产的“设施农业小气候观测规范-日光温室和塑料大棚”行业标准;提出一种簇头轮换机制,基于物联网传感技术实现了设施环境数据无损采集与传输,解决了高延迟和高错误率条件下通信系统中小气候数据传输效率和质量不高的问题。 2.创建和发展了设施农业精细化服务气象灾害指标体系。利用环境控制试验和设施栽培试验,研究低温、寡照、高温对设施作物的致灾机理,提出基于光合参数和荧光参数确定设施作物低温、寡照、高温气象灾害指标的方法,克服了已有研究以日均气温、最高气温及形态指标确定灾害等级造成的灾害诊断时效性差的缺点;制定了杨梅冻害等级行业标准,为设施杨梅冻害监测、预警及评估提供依据;利用风洞试验确定了日光温室和塑料大棚表面风压分布规律,结合设施负载确定了设施风灾等级指标,解决了预报、预警服务中风灾指标过于粗放、不区分不同设施类型的问题。 3.集成设施小气候预报模型,创新了设施农业气象灾害预警和风险评估技术方法。集成多元回归、BP神经网络、谐波法、核ELM等方法,构建设施小气候预报模型,克服了常见的设施小气候预报模型普适性差的缺陷,结合天气预报产品可预报未来1-7天设施小气候;构建了设施农业气象灾害预警模型,实现了设施内低温、高温、寡照、大风、暴雪及病害潜势等的预警,提出一种设施葡萄叶片白粉病潜势预报方法,获发明专利授权;构建了基于温光效应的设施作物生长发育模型,解决了设施农业气象灾害风险评估中数量化、模型化、动态化的技术需求,实现了设施农业气象风险的动态、定量评估。 4.提出了设施农业环境的优化调控技术。提出光质(R/FR)调控、昼夜温差调控等技术方法,创新了亚高温胁迫及干旱胁迫下设施作物水分管理技术方法,集成了设施环境管理系统,实现了针对不同作物、不同发育阶段的光照管理、温度调控、灌溉管理等智能化决策服务。 5.研发了设施农业气象灾害监测预警与气象保障业务系统。建立了设施农业数据库管理子系统、设施作物情报子系统、设施农业预报子系统、设施作物气象灾害预警评估子系统,并在业务部门进行了推广应用。 依托该项目,获发明专利授权5项,制定行业标准2项,出版专著3部,取得软件著作权15项,发表论文78篇,其中SCI收录6篇,EI收录4篇。成果在全国推广面积107万亩,减少经济损失6.7亿元。
[成果] 1800240204 江苏
X84 应用技术 环境监测 公布年份:2018
成果简介:雾霾作为一种极端污染天气,可引起大面积电网设备加速积污,降低外绝缘性能,给电网稳定运行带来巨大隐患。2012年以来,中国中、东部地区已出现数十例电网污闪及异常放电事件,先后引发山西阳城电厂机组全停、田湾核电出线停运及三峡直流送出通道闭锁等重大电力安全生产事故,造成严重经济损失。针对雾霾的监测、预报服务主要面向公众健康和交通出行,在评价雾霾天气对电力设备的影响程度、预防潜在大范围电网污闪风险方面,国内外仍缺少有效的技术手段。 该项目在国家973计划、江苏省科技支撑计划及国网公司总部科技项目支持下,提出了面向电网的雾霾评价指标和雾霾天气下的大范围电网积污预测技术,研制了全周期、多类型变电站复合绝缘产品,在多项核心技术上取得重大突破,主要技术创新如下: 1)首次提出了面向电网运行安全的雾霾天气评价指标,获得了典型源排放区域雾霾的组分特征、时空分布规律以及对外绝缘性能的影响程度,突破了电力领域监测、识别危害性雾霾天气的技术瓶颈,填补了国内外技术空白。 2)提出了基于WRF-CHEM空气质量模式预报和CFD流体力学的污秽度预测方法,建立了综合考虑雾霾离子浓度、气象要素和绝缘子几何外形参数的积污数值计算模型,平均预测准确度达93%,实现对传统人工污秽取样测量的信息化替代。 3)提出了大范围电网积污增长预测和风险评估技术,发明了多特征量污秽在线监测装置和污闪预警系统平台,融合了电网GIS信息系统与积污数值计算模型,首次实现了电网污秽度数据3km33km格点化自动输出,攻克了雾霾天气下对大范围电网污闪隐患全面、实时排查的技术难题。 4)研制了针对雾霾多发地区的变电站复合化防污产品和装备,发明了改进伞型结构参数的空心复合绝缘子和包覆式辅助伞裙并实现广泛应用,研制了便携式大气压低温等离子体射流处理装置,实现了硅橡胶长期运行后的憎水性恢复,延长了复合绝缘设备的耐污性能和运行寿命。 项目授权发明专利14件,实用新型专利12件,软件著作权3件;发表SCI/EI论文53篇;发布《电力防污闪大气污染成分监测导则》国网企业标准1项,制定高压交、直流空心复合绝缘子电力行标、团标各1项。 潘垣院士领衔的鉴定委员会认为:“项目提出的危及电网的雾霾化学成分实时监测和预报方法,综合运用空气质量数值模式和计算流体力学实现了电网大范围积污水平跟踪预测和风险预警,可用于解决长期雾霾天气加剧电网污闪风险问题,项目成果达到了国际领先水平。”项目提出的雾霾天气指标被江苏省气象台预报业务采纳,研发的大范围电网积污预测技术在江苏、内蒙古、安徽推广应用,多次成功实施500kV线路污闪预警;研制的电网污秽在线监测装置在江苏、湖北、浙江等地挂网130余套,全周期变电站复合化防污产品在全国广泛应用,项目近两年累计实现销售收入9.7亿元,新增利润1.9亿元,成果对提升雾霾天气下电网污闪防御能力、保障全社会电力安全供应具有重大意义。
[成果] 1800290173 北京
X830.2 应用技术 环境监测 公布年份:2018
成果简介:空气质量预报模式系统是空气质量状况预测、潜在重污染事件预警、外场观测实验指导的关键平台。空气质量预报模式正在从离线耦合向在线全耦合模式过渡,我国迄今未形成全球-区域-城市尺度全耦合空气质量预报预警系统。提高特定区域模拟精度,普遍选用等距均匀的嵌套网格技术,无法动态加密污染源高排放区或污染物高浓度区模式网格,也无法充分反映高浓度条件下非线性化学过程。自适应网格方法可以更好解决该问题,但在空气质量模式中应用很少。另外,模式初值的改进、源排放不确定性的降低、模式中关键物理化学过程表征的完善以及多模式集合预报是过去、现在和未来空气质量数值预报准确率提高的重要途径。 主要研究内容: 拟重点发展一个模式,更新/新增7个关键模块,构建一个系统,实现从模式发展、模块更新/新增、系统构建、业务示范的完整技术流程,为实现指南预期目标提供技术支撑和平台保障。 1)发展一个模式,即自适应网格空气质量预报模式。根据不同污染物的高分辨率源清单和实际地形资料,锁定各工业、电厂点源位置等,对其周边网格加密,构建一个统一的自适应网格,充分反映我国实际污染源和地形的分布特征。以此为基准网格,实现自适应网格气象模式与自适应网格大气化学输送模式的完全耦合,研发多尺度自适应网格空气质量预报模式。 (2)更新/新增7个模块。更新气溶胶动力学模块、稳定边界层参数化方案、初始场优化、动态污染源反演以及二次污染物来源数值解析模块,新增气态亚硝酸(HONO)形成新机制和二次气溶胶生成转化机制模块。 (3)构建一个系统。构建全耦合多尺度变网格空气质量预报模式系统,耦合上述研发模式/模块,开发多模式集合优化和中期数值预报技术,规范化气象、排放源处理接口模块。 (4)业务示范。依托中国环境监测总站平台,实现全耦合多尺度空气质量模式系统业务应用示范,重点区域空气质量达到指南预期指标要求,形成业务流程技术规范。
[成果] 1800290160 北京
X16 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:为了深入研究我国陆地碳收支定量认证、碳增汇潜力与速率、增汇技术与措施以及未来全球增暖情景与大气温室气体浓度关系的不确定性等重大科学技术问题,迫切需要应对气候变化温室气体减排的高精度监测技术与网络来定量评估我国的大气温室气体排放,建立以卫星遥感、空中监测与地面网络监测和大气模式系统相结合的我国自主大气碳浓度和碳源汇监测系统。项目将开展以下五个方面的研究: (1)大气背景值站及区域清洁对照站点温室气体监测技术与设备:针对我国大气温室气体监测仪器完全依赖进口的现状,将自主研制高性能的大气背景值站及区域清洁对照站点温室气体高精度自动监测设备。大气背景值站及区域清洁对照站点温室气体高精度自动监测装置主要包括气体进样单元、光学测量单元、电子学控制/数据采集分析及传送单元。 (2)温室气体排放在线监测设备:研发基于可调谐二极管激光调制吸收光谱技术的园区分布式多监测点温室气体排放在线监测系统,并在典型工业、畜牧业固定集中排放源开展应用示范测试;形成温室气体排放在线监测系统产品的计量检测技术要求和检测标准草案,质量控制和质量保证规范草案;对研究成果进行产业化开发。 (3)典型生态系统温室气体通量监测装置主要包括开腔长程吸收池、激光及其控制单元、数据采集分析及传送单元。将从防污染开腔长光程吸收池的设计;消除大气颗粒物、湍流、环境温度、湿度、压力等对仪器测量精度的影响;基于高灵敏度吸收光谱技术的二氧化碳、甲烷、一氧化二氮等测量系统集成研制;利用研制的通量测量仪器开展旱地农田和草地土壤交换通量研究,评估TDLAS系统稳定性四个方面开展。 (4)卫星遥感温室气体反演:针对我国城市群地区,研究高气溶胶条件下的多气溶胶参数反演方案,降低气溶胶散射对二氧化碳柱浓度反演精度的影响并基于地基观测数据对卫星二氧化碳产品精度进行验证。 (5)温室气体垂直廓线监测技术与设备主要包括:高分辨率红外激光外差太阳辐射光谱仪、高精度太阳跟踪仪、垂直廓线反演算法和地基验证系统。信噪比、光谱分辨率及设备成本是构建温室气体垂直廓线监测网络的技术瓶颈,项目解决高信噪比、高光谱分辨率的提取太阳光透过大气后的大气温室气体太阳辐射吸收光谱的激光外差光谱关键技术问题,通过系统集成技术攻关,研发基于激光外差太阳辐射光谱的新一代便携式、低成本的温室气体气柱总量及廓线测量设备,满足温室气体垂直廓线监测网络的建设需求。
[成果] 1700580032 江西
O316 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:该项目属于计算数学与应用数学研究领域,研究方向为数学物理反问题的理论与计算方法,该方向是计算与应用数学的一个重要研究方向。现代科技的发展为数学物理反问题带来了新的机遇和挑战,美国国家研究理事会出版的《2025年的数学科学》将反问题研究列为现代应用数学技术的核心之一。数学物理反问题往往是不适定的,或者说是不稳定的,即观测数据的微小误差将引起解的急剧变化。不适定性是反问题研究的最大挑战之一。 该项目主要研究内容:(1)不适定问题的Tikhonov正则化方法的单正则化参数与多正则化参数的模型函数选取方法;(2)抛物型方程(组)及抛物-双曲方程组等的源项与参数反演问题及逆时问题;(3)数值微分(数值导数)的稳定化算法。 该项目的科学价值主要有: (1)提出了三类新的模型函数方法来确定单正则化参数,四类新的模型函数方法来确定多正则化参数,它们主要是线性模型函数、指数模型函数和对数模型函数等算法,证明了算法的收敛性。研究解决了利用吸收的Morozov偏差原理确定正则化参数的算法设计和收敛性问题,丰富了不适定问题的理论与正则化方法。 (2)研究一类抛物型方程点源反演问题,获得了有限长杆模型上反演的唯一性和Lipschitz稳定性,并成功推广为无限长杆模型,证明了无限长杆模型点源反演的唯一性和稳定性,给出了点源的稳定化反演算法。研究了系列抛物型方程(组)源项反演、初始反演等反问题,其中建立了弱耦合的抛物型方程组的污染点源模型,获得了点源反演的唯一性、稳定性及重建算法;解决了一类源项与初始条件的同时反演,构造出可并行的稳定化算法。 (3)研究了一类抛物-双曲耦合的相位场方程组的系数反问题,建立了单系数反演问题的Lipschitz稳定性。研究了带积分项的第三类热弹性方程组的热核系数反问题,建立带强阻尼波方程的Carleman估计,证明了反问题的唯一性与Holder型稳定性估计。 (4)通过数值积分和正交多项式提出了一类高阶数值微分的稳定算法;提出了若干稳定逼近多元函数偏导数的Lanczos算法;提出了基于偏微分方程正反演的数值微分新思想与稳定化算法;为磁共振电阻抗成像、图像处理等提供了数值求导算法。 该项目共发表论文46篇,其中SCI收录期刊论文13篇,EI收录17篇,6篇代表性论文均为SCI收录期刊论文(JCR二区)。6篇代表性论文SCI他引32次,他引总次数72次(Google学术);40篇非代表性论文被引167次,其中SCI他引8次,其它他引次数105次。
[成果] 1700630315 湖北
P338.6 基础研究 其他水利管理 公布年份:2017
成果简介:项目属水文气象学、气候学和灾害学等学科交叉领域。 旱涝灾害是世界上最突出的自然灾害之一,其长期准确预报是世界公认的难题。受国家自然科学基金委中德合作创新团队项目“气候变化和长江旱涝灾害”,国家自然科学基金“历史时期长江中下游平原旱涝序列时空格局与风险评价”,水利部公益性行业科研专项“长江流域山洪致灾临界雨强拟定及预警技术”等六个项目持续资助,历时近20年,提出了整套旱涝灾害界定、监测、评估、预报和预警的理论、方法及技术。具有以下三个方面原创性特色: 1、首创极端旱涝灾害强度-面积-持续时间IAD评估理论,提出了三维度(强度、面积、持续时间)极端事件格点化界定方法,研发了旱涝灾害区域影响的三维度模型,解决了灾害事件辨识和影响评估的技术难题。 2、提出动态阈值的山洪、中小河流和城市内涝洪水风险预警方法,开发了基于微波遥感的旱涝监测与预报预警技术,构建了区域极端干旱、洪涝和山洪灾害监测、预测和预警成套技术体系,解决了灾害预警与承灾体关联的难题。 3、提出针对极端旱涝长期预估不确定性的多种排放情景、多气候模式、多评估模型(3M)嵌套模拟方法,研发了融合极端旱涝和格点化社会经济动态数据的长期预估模型,解决了单一模型评估结果技术难题。 项目授权或受理专利12项、软件著作权2项;主编国家行业标准4部;出版著作8部;发表SCI论文104篇,SCI论文他引2137次,单篇论文最高他引197次,Google引用15000次。 项目技术应用于汶川地震堰塞湖等4项国家级应急抢险,超过5万余条中小河流洪水灾害风险普查和评估;应用于全国山洪防治规划等10余项国家级规划,三峡等10余项目工程设计;旱涝灾害预警预报技术在全国31个省日常防汛减灾工作中推广应用。 项目成果为三峡、丹江口优化调度提供了技术支撑,2014~2016年增加发电量198.15亿度,效益49.4亿元;2份决策咨询报告得到党和国家领导人批示,经济、社会和生态效益巨大。 项目获长江水利委员会科学技术一等奖2项,经评议和鉴定为总体国际领先。
[成果] 1800010429 江苏
P731.2 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:海洋环境探测对于21世纪“海上丝绸之路”建设和全球气候变化研究具有重要意义,已成为海洋安全保障领域的重大前沿课题。该项目以建立海洋动力和生态环境要素探测理论和方法为基础,系统揭示了新型卫星传感器海洋遥感机理,构建了海洋灾害遥感监测若干关键技术,取得主要创新成果如下: (1)率先揭示了新型干涉与极化雷达海面高风速和海浪遥感机理,建立了以理论建模、系统仿真、信息反演为框架的海洋动力环境要素遥感研究方法体系。发现了交叉极化雷达微波散射与海面高风速高度相关,且不“饱和”的微波散射特征。揭示了沿轨和交轨干涉雷达海浪成像机理,建立了相位谱与海浪谱非线性模型,发展了干涉雷达参数化海浪谱反演方法。提出了线性极化雷达极化方向调制和倾斜调制传递解析函数,发展了全极化雷达海浪斜率计算模型。发现了同极化与交叉极化通道复极化相关关于海面风向成奇对称的现象,构建了全极化雷达海面风速和风向协同反演模式。 (2)揭示了近海浑浊水体固有光学变异特征的驱动机制,构建了面向复杂水体生态环境要素的系列区域化遥感模型。基于中国近海水体复杂多变的特征,发展了水体光学分类方法,揭示了近海浑浊水体吸收散射特征的差异规律,初步认清水体组分对固有光学变化的驱动机制。开展了自沉降生态浮标叶绿素和黄色物质荧光计数据质量校正,发现了海洋水体中黄色物质次表层极大值现象,揭示了黄色物质和叶绿素在季节尺度上的非共变关系。建立了区域化的复杂水体悬浮物、叶绿素等一系列生态环境要素遥感反演模型,提高了中高浑浊水体的遥感算法适用性和反演精度。 (3)构建了海洋环境灾害探测关键技术,发展了全球海洋拖曳系数和斯托克斯漂流信息获取方法,研发了近岸海域波浪观测系统。发展了双极化雷达台风海面风场信息提取技术,定量获取了台风强度和结构要素,较大程度提高了海面高风速反演精度。建立了全极化雷达、成像光谱仪海洋溢油和绿潮快速检测模型,得到了准确的溢油和绿潮覆盖面积。建立了拖曳系数和斯托克斯漂流计算模型并获取其时空分布特征。提出了X波段雷达海浪场特征参数探测新方法,开发了近岸海域X波段雷达波浪观测系统。上述成果丰富和发展了海洋环境遥感探测研究的理论与方法,拓展了海洋遥感应用领域,深化了对新型卫星传感器海洋遥感机理的认知,为中国自主海洋卫星进行全球海洋环境探测奠定了坚实的理论基础和技术支撑。 该项目研究成果在BAMS、JGR、GRL、IEEE TGRS、RSE等国际著名学术期刊上发表SCI论文136篇,SCI他引1170次;其中8篇代表性论著被SCI引用132次(他引90次)。他引期刊和著作包括RSE、GRL、IEEE TGRS等国际权威刊物和世界著名出版机构Elsevier出版的学术专著。项目主要完成人多次参加国际学术会议,得到了国际同行的积极评价。项目研究成果获国家发明专利4项,并在国家海洋局第二海洋研究所石油平台项目中开展了海面风、浪、流观测示范应用。
[成果] 1800010241 江苏
TG356.46 应用技术 金属丝绳及其制品的制造 公布年份:2017
成果简介:超高强度钢丝是用高碳珠光体钢盘条,经连续多道次冷拉拔制成的。由于其具有超高强度的同时,仍具有良好的韧性,是大跨度桥梁、汽车、芯片加工等重要领域不可或缺的关键材料。以小直径钢丝如切割钢丝、UT级钢帘线(约0.1mm)4000MPa及以上级和大直径(5mm~7mm)1960MPa级大桥缆索用镀锌铝钢丝为典型代表,是商用强度等级最高、制造难度最大的产品。此前,全球仅日本新日铁公司能批量生产1960MPa级大桥缆索用镀锌钢丝,但尚未进入桥梁工程应用。由于超高强度钢丝制备技术复杂、工艺稳定性要求极高,其关键生产控制技术实质上一直被国外垄断。不同直径的超高强度钢丝是从直径约13mm或5.5mm的热轧盘条经一系列冷拔形变后获得的,由于对片状珠光体在冷拉拔过程中,硬而脆的渗碳体和软的铁素体两相在超大应变中的协调变形机制、强化机制和微观组织的变化均缺乏深刻的认识,制约着超高强度钢丝制备技术的研发。针对这一难点领域,东南大学研究团队持续研究近二十年,从钢丝的形变、相变和强化机制着手,揭示了超大形变珠光体的形变机制、织构遗传现象及影响因素、超大形变渗碳体微结构的调控机制。在此基础上,与宝钢精密钢丝、国内最大切割钢丝企业-盛利维尔、国内最大镀锌钢丝企业-华新钢缆合作,逐渐形成了三大核心技术:创新点1)超大形变珠光体钢丝的织构遗传控制技术;创新点2)超大形变珠光体钢丝精细回火处理技术;创新点3)超高强度钢丝的低损伤拉拔控制技术;并设计形成整套生产装备和工艺技术,实现了超高强度钢丝的批量化生产,打破了国外垄断。由此,宝钢精密和盛利维尔跃升成为与国际顶级企业日本东京制纲并列的全球三大供应商,能稳定提供4500MPa级钢丝,其中4000MPa及以上级钢丝约占国内市场的70%(其余为外企生产),4200MPa以上级钢丝已完全占领国内市场,并出口德、日、韩等国。广州虎门二桥坭洲水道桥是首座采用5mm1960MPa级镀锌铝钢丝的悬索桥(总跨度世界第一),武汉杨泗港长江大桥是采用6.2mm1960MPa级镀锌铝钢丝的悬索桥(主跨世界第二),华新钢缆采用国产盘条研制大桥缆索用镀锌铝钢丝,成功应用于这两大桥梁工程的建设;研制7mm2000MPa级大桥缆索用镀锌铝钢丝,已达到沪通铁路长江大桥的性能要求,成为世界之最。进而,通过低损伤拉拔技术,华新钢缆首次在全球采用小方坯高碳钢盘条替代大方坯盘条,生产出桥梁缆索用1770MPa级镀锌钢丝,真正实现了超高强度钢丝的高性能与低成本。该成果获授权国家专利16项(其中发明专利6项,实用新型10项),发表论文40余篇,其中SCI收录16篇,EI收录20篇。截止至2017年4月,累计生产销售4000MPa及以上级钢丝约1.5亿余公里,高性能大桥缆索用镀锌铝钢丝5.7万吨,实现销售11.4亿元,新增利税1.4亿元,出口创汇2555万元,经济效益和社会效益显著。
[成果] 1700510178 河南
S127 基础研究 农业科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:以中国华北冬小麦、夏玉米和长江中下游水稻等主要农作物为对象,一是研究了基于国产FY-3卫星数据为主的作物生长参数(植被指数(VI)、叶面积指数(LAI)、净初级生产力(NPP))与环境参数(地表温度(LST)、土壤湿度(SM))遥感优化反演技术,确定了可业务应用的反演模型,基于LACC方法构建了2006年以来中国主要农作物生长环境参数遥感数据集。经星-地和星-星验证,其中FY-3反演LAI比美国MODIS同类产品精度提高4%;FY-3/VIRR陆表温度产品LST误差在-0.17K~1.77K之间,均可满足业务化需求。二是基于农田试验观测和地面-遥感定点对比观测数据,利用数理统计方法,建立了农作物不同发育期的长势农学参数指标和LAI等遥感参数指标,克服了传统指标主观性较大等缺点,为遥感定量监测作物长势创造了条件。三是优化改进N-FINDR、EVI生长曲线分析、FastICA等算法,结合混合像元分解技术,建立了作物种植区遥感提取与面积估算模型,提高了复杂下垫面作物种植面积的提取精度和提取效率。四是对中国WheatSM小麦模型的产量形成和水肥影响过程进行改进完善,研发了具有自主知识产权、适于区域化应用的WheatSM 3.0模型;五是分别利用强迫法和同化法,构建了遥感LAI数据同化WheatSM 3.0小麦模型、WOFOST玉米模型和ORYZA2000水稻模型的遥感-作物生长模型体系,建立了基于生长模型的作物长势分级评价指标,生成了研究区2003年以来小麦、夏玉米和双季稻15种生长状态参数的时间序列数据集,为利用作物模型动态评价作物生长提供了基础支撑;六是基于模糊数学、通径分析等方法,构建了基于温度、降水、日照等气象要素的作物生长气候适宜度评价模型和指标,能够定量评价气象要素对作物生长的影响;七是综合遥感监测、气候适宜度评价、作物生长模型三种评价结果,用专家知识法进行集成,建立了作物生长信息综合定量评价技术系统和业务流程,较现有单一性评价方法,本方法可从不同角度对作物生长状况进行定量评价,结论更加全面、客观、可靠,具有独特性。项目获得实用新型专利1项、软件著作权9项;出版专著2本;发表SCI论文6篇,核心期刊论文48篇,国际会议论文4篇。项目研究的作物生长监测评价技术在国家气象中心和河南、山东、江西、安徽等省级气象业务服务和农技推广部门进行了应用,对提高作物产量、降低灾害损失和减少管理成本起到积极作用,社会、经济效益显著,仅以河南省农业技术推广总站应用为例,2014-2016年三年新增经济效益至少达31260万元;项目研发的参数反演算法和数据集,已成为中国FY-3卫星标准算法和数据产品,并通过中国气象局卫星气象工程向全国共享,为FY-3卫星资料在农业领域的应用提供了坚实的技术基础。
[成果] 1800120306 北京
X799.3 应用技术 环境治理 公布年份:2017
成果简介:研究通过IPCC提供的方法,选择适合中国的活动水平和排放因子数据,计算废弃物处理温室气体排放清单。在全国范围内对中国城市生活垃圾的产生量等重点内容进行了调查研究。研究了城市固体废弃物产生量的影响因素,预测了未来的产生量,对废弃物处理温室气体排放潜力特征和控制对策进行了分析,研究结果为国家适应国内外应对气候变化和环境保护工作的新常态的相关管理工作提供了重要的决策支持。
[成果] 1800120448 北京
TP79 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:开展高海况下和自主微波遥感卫星的南海及周边海域海洋动力环境遥感信息提取技术与应用研究,以及海洋遥感数据时空扩展技术的研究。具体内容为:①高海况海洋动力环境多源微波遥感信息提取技术研究,基于高海况下海面微波回波特性,综合考虑波浪破碎、白冠、飞沫和降雨对回波的影响,开展高海况海洋动力环境参数微波遥感建模,发展适用于高海况的微波散射计海面风场提取技术、微波辐射计海面风速、海面温度信息提取技术、高度计巨浪信息提取技术、以及合成孔径雷达SAR海面风场与海浪谱信息提取技术;②自主微波遥感卫星海洋动力环境信息提取技术及应用,针对中国自主微波遥感卫星HY-2A和中法海洋星传感器特性,结合现场观测数据,在现有遥感信息提取技术的基础上,开展南海及周边海域的HY-2A高度计、散射计和辐射计遥感信息提取技术优化和改进;同时,开展国际上首台星载波谱仪的遥感信息提取技术研究;在上述基础上,开展南海及周边海域海平面变化、台风监测、海浪特征分析和SST产品检验等应用研究,提交南海卫星遥感应用研究图集;③海洋遥感数据的时空扩展技术,基于南海及周边海域海面高度与海面温度卫星遥感数据和历史多年温盐剖面观测数据,开展遥感数据的空间扩展技术研究,建立海面遥感数据向水下扩展的海洋三维温盐模型;利用现场观测数据对上述温盐扩展场进行订正,从而获得理想的海洋三维温盐实况分析场;基于上述实况分析场,结合海洋动力学模式,获取长时间序列的海洋动力环境三维结构,最终实现遥感数据的时空扩展。通过开展上述研究工作,突破基于微波遥感的南海及周边海域等深远海海洋环境微波遥感监测的关键技术,建立相关算法模型与软件,为深远海海洋动力环境观测提供重要的监测手段与数据产品,进而为中国海洋权益维护、深远海海洋资源开发、海洋防灾减灾和海洋科学研究等提供支持。
[成果] 1800120557 北京
S163 基础研究 农业科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:采用CAN总线和工业以太网总线技术及“积木式”设计原理,研制了农业气象自动观测系统,实现了作物层内的温度、湿度梯度和冠层上方的日照、温度、湿度、降水、风向、风速、总辐射、光合有效辐射、红外冠层温度等农田小气候以及土壤水分和地温的自动观测、作物发育特征图像自动采集、农事活动、场地安全远程监控与报警等多功能一体化的农业气象自动观测。创新设计并实施了作物发育期、覆盖度、密度等自动化观测和非接触式、非破坏性人工观测的对比试验,建立了不同作物发育期特征图像数据库,编制了小麦、玉米、水稻、棉花4种作物及农田小气候的《农业气象自动观测技术要求》和《农业气象自动观测规范》,为统一观测标准、实现自动观测业务化运行和管理提供了依据,为实现各种作物与自然物候的自动化观测提供了《规范》范本。
[成果] 1800120111 湖北
P457.6 基础研究 气象服务 公布年份:2017
成果简介:江淮流域定量降水预报应用研究;大流域土壤湿度模型和气象要素场尺度下移方法研究;分布式水文模型自行研发与引进应用研究;水文气象模型耦合技术研究;水文气象耦合的大流域洪水预报准业务系统研发。自主建立了气象要素分布式模型。提出了洪水预报中的降水降尺度方法。发展了水文气象耦合预报技术。
[成果] 1700400021 新疆
S775 基础研究 林业服务业 公布年份:2016
成果简介:该研究着眼于国家生态文明建设要求及区域风沙危害现状,针对沙漠治理过程中普遍存在的植物材料单困难立地造林效果差、植被恢复速度慢、水资源利用效率低、防护林建设功能价值不明确、防护功能下降等问题,以流动沙丘(地)综合治理和防护林建设为切入点,历时近10年,在塔克拉玛干沙漠南北缘墨玉、尉犁绿洲外围建立典型研究、示范区,重点研究了绿洲外围生态系统景观格局动态变化,优良沙生植物筛选、快繁,水源高效利用,固阻结合流沙固定模式及植被优化配置等,提出了集成多种技术的绿洲多层次整体防护林构建技术体系和生态安全技术。项目建立了极端干旱区沙生植物抗逆性评价指标体系,筛选出适合当地的优良固沙植物,并阐明了其干旱响应机制、需水量及其阈值,为植被快速恢复、水资源合理利用及植被优化配置提供了理论依据;综合评价了不同构型防护林功能,提出了适合极端干旱区的防护林配置模式,构建了绿洲防护林生态安全评价体系,研发了生态安全信息管理系统,为绿洲防护林的营建与管理提供了技术支撑;建立了集成多种技术的绿洲多层次整体防护林构建技术体系,丰富了干旱区生态林业工程综合治理技术,并取得创新。课题筛选出优良固沙植物13种,总结提出防护林体系和防护林带建设模式9个,在十多项研究上取得了进展,取得10项关键技术。项目出版专著3部;发表论文61篇,其中SCI、EI/ISTP收录9篇,CSCD论文28篇;申报发明专利3件,其中授权1件,受理2件;培养优秀学术带头人16人,参加项目的研究生11人,以该项目完成论文的6人,培训农民和技术骨干1350人。建成集水资源合理利用与植被优化配置、固阻结合流沙固定、整体防护林优化配置、生态产业等关键技术在内的9个示范区1673.4公顷,其中优良品种使用率85%,造林成活率和保存率分别为83.2%~92%和86%,比常规造林提高7%和6%,植被覆盖度提高30%~35%,节水25%~35%。部分技术成果已在全疆林业工程建设中推广3.77万公顷(56.5万亩),取得了显著的生态、经济、社会效益。项目对防治绿洲外围的沙漠化、降低绿洲内部的风沙灾害、增强农业抵御自然灾害能力,对促进区域稳定和增加农牧民收入具现实意义。项目2010年9月通过国家林业局科技司验收,认为关键技术有重大突破,科技成果重大,成果转化效果显著,产业化(或前景)好,并认定“绿洲多层次整体防护林体系构建技术”为科技成果;2016年7月,自治区科技厅成果鉴定会专家一致认为:该项成果“解决的难点多,综合分析研究程度高,实验次数和数据量很大,规模与工作量很大;项目在理论,技术方法上有大的突破,自主创新程度高,项目技术达到国际先进水平;项目技术可行性高,推动行业科技进步的作用及应用程度大;经济社会、生态效益很大。项目整体达到国际先进水平。”
[成果] 1500020371 江苏
[O351.2, TV131.2] 应用技术 [自然科学研究与试验发展, 工程和技术研究与试验发展] 公布年份:2014
成果简介:该项目属于流体力学、微分方程理论与数值分析的交叉领域。该项目紧密围绕"定性分析-问题反演-算法研究-实例应用"的主线,将动力系统、混沌理论、变分理论及微分方程中的一些理论和方法应用到了复杂流体控制方程的动力学特性的理论分析与数值方法研究中,获得了一系列创新研究成果,有力地促进了流体力学和微分方程相关研究方向的发展,部分成果实现了在浅水间断流和磁流体中的应用。主要创新性贡献如下:1.针对积分型本构关系的粘弹性流体方程,系统研究了一般耗散条件下带记忆项和阻尼项的粘弹性流体方程能量的一般衰减速率、指数衰减及解的有限时刻爆破,对几个公开问题给出了回答;利用Galerkin方法、位势井理论、扰动能量估计方法研究了记忆项未必可微时带强阻尼的耦合方程组解的整体存在性与指数速率衰减;研究了其它类型流体方程解的整体存在与渐进性质等。2.针对流体力学中一类具有强迫及耗散因子非线性微分方程,分析了具有流体性质的参数稳定与不稳定时非线性扰动的稳定性,从理论上得到了更好的稳定性判据。同时,研究了大气等离子体反应扩散模型,为研究大气等离子体扩散、迁移、反应共同作用下的粒子数密度演化规律及预测海-气振子相关模型的气候异常变化提供理论依据。3.针对经典热弹性模型多系数反演问题,通过单个弹性位移在测量区域上的测量数据及弹性位移和温度在某固定时刻的测量数据反演经典热弹性方程组中的两个物理参数;利用在两个不同类型方程的Carleman估计选取同样的势函数,建立了混合抛物-双曲方程组的Carleman估计,证明了相关反问题的Lipschitz稳定性。4.综合运用时间分裂谱方法、紧致差分法、显式迭代法和交替方向法等对超导或超流、浅水波中的方程进行了数值研究,提出了一些高精度快速算法并给出了算法的稳定性及收敛性分析,利用新算法对问题所描述的量子涡旋、孤立波的碰撞以及相关的动力学行为进行了数值模拟和预测,得出了一些令人欣喜的物理现象,为相关公开问题的进一步研究提供了有用的素材。5.将理论分析与数值研究相结合,成功实现了部分成果在浅水间断流和磁流体中的应用。建立了能够适应复杂计算域中带有大梯度或间断水流现象的浅水间断水流高精度数值模型,通过对溃坝波,涌潮等进行数值模拟,进一步了解间断水流的水动力特征;通过对磁宁静时的123个动压变化事件进行研究,分析地球同步轨道磁场和地球水平磁场的响应关系,得出在太阳风动压变化情况下磁层电流系的变化对不同区域磁场的影响。在项目实施的3年内先后获得国家科技部"973"项目子专题1项、科技部公益性行业(气象)科研专项3项、国家自然科学基金7项、其它项目20余项,在《J. Geophys. Res》、《Weather and Forecasting》、《Journal of Computational Physics》、《International Journal for Numerical Methods in Fluids》、《Journal of Mathematical Physics》、《The Astrophysical Journal》、《物理学报》SCI等刊物上发表学术论文61篇,申请国家专利9项,相关论文分别进入美国权威《数学评论》数据库和ESI高被引论文(HIGHLY CITED PAPERS)数据库。
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