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关键词： 青藏高原   温性荒漠草原   中亚紫菀木   MaxEnt模型   适生区分布  

摘要： 青藏高原在全球气候变化背景下展现出高度生态敏感性及脆弱性,而对其典型优势种的适生区时空动态进行预测既是实行生态恢复的前提,也能为制定保护对策提供依据。本研究以青藏高原温性荒漠草原的优势种中亚紫菀木(Asterothamnus centraliasiaticus)为对象,基于MaxEnt模型,结合82条中亚紫菀木在青藏高原的有效分布记录和筛选后的6个生物气候变量,模拟预测中亚紫菀木在历史(全新世中期)、当前及未来4种气候排放浓度情景下的潜在分布区,并结合气候因子的贡献率及刀切法检验来分析制约中亚紫菀木地理分布的重要气候因子。结果表明:温度变量是影响青藏高原中亚紫菀木地理分布的主要气候限制因素,而降水变量是影响中亚紫菀木潜在地理分布的辅助生物气候变量;适合中亚紫菀木生长的最暖月最高温度(Bio5)范围为16.5~38.5℃,最暖季降水(Bio18)变化范围为55.0~1885.5 mm;从全新世中期到当前阶段是青藏高原中亚紫菀木种群扩张阶段,其种群主要聚集在青藏高原东北缘干旱半干旱地区;从当前到未来阶段,中亚紫菀木总适生区变化呈“先增加后降低”趋势,但中、高适生区却呈直线下降趋势;此外,中亚紫菀木在未来有逐渐向东迁移趋势。综合分析表明,在全球气候变化背景下,中亚紫菀木在青藏高原范围内的生存繁殖仍存在较大挑战。可根据其迁移趋势建立相关合理保护利用措施,以保持中亚紫菀木栖息地的连续性。

关键词： 干旱区   空气孢粉   来源   植被   气候变化  

摘要： 孢粉是植物生殖体孢子和花粉的总称,体积小且轻,当其在花药和孢子囊中成熟后能够在气流作用下散播到空气中,形成空气孢粉;其在生态环境、气候变化、人类健康以及古气候环境重建研究中均具有重要作用。但目前空气孢粉在亚洲内陆干旱区的研究仍很薄弱。本研究以空气孢粉研究为主线,综述了亚洲内陆干旱区空气孢粉来源、与母体植被以及和气候的关系三方面的研究进展,在此基础上提出干旱区空气孢粉研究存在的基本问题和挑战。最后,对未来干旱区空气孢粉研究提出以下展望:1)获取基于适合干旱区空气孢粉收集装置的高时间分辨率孢粉数据;2)将野外观测和室内动力学模拟相结合,确定孢粉源区范围;3)重视孢粉物候研究,获得更为准确的孢粉与植被、气候定量关系;4)将空气孢粉、表土孢粉与地层孢粉有机结合,为基于孢粉学的气候预测模式提供数据。

关键词： 地闪   降水   协同变化   自组织映射网络   气象要素  

摘要： 利用ADTD地闪定位数据和地基-卫星-雷达融合降水数据,通过耦合自组织映射网络(SOM)的聚类方法,分析了2016—2021年中国夏季地闪和降水协同变化的时空分布特征。研究区域位于我国南方地区(105~122°E,20~35°N范围内),覆盖了地闪密度和降水气候态的大值区。聚类结果显示我国地闪-降水耦合分布型可归为5类,其中第一类和第五类中地闪密度和降水异常的协同变化最一致。第一类表现为江淮地区降水-地闪活动偏多且华南地区降水-地闪活动偏少的偶极型分布,第五类与其分布相似,但符号相反。不同类型的地闪-降水耦合分布型对应着不同的地闪密度和降水异常中心,并且地闪密度和降水关系呈现出明显的地域差异性、非线性和非对称性。进一步研究发现,不稳定的大气层结、显著的中低层湿度差和有利的大尺度大气环流背景场是造成我国南方地区地闪-降水协同变化的重要因素。

关键词： 氢燃料的制储运   燃烧器   氢燃气轮机   碳排放   电力  

摘要： 氢燃料具有来源广泛、燃烧无碳排放等优点,燃气轮机作为工业、电力等领域不可或缺的设备,将氢燃料用于燃气轮机可有效降低碳排放并解决可再生能源发电的波动问题。为向我国节能减排提供技术参考,本文围绕氢燃料的制、储、运以及在燃气轮机中的应用这四个环节进行综述,对比总结了各环节技术原理及优缺点。灰氢虽制备技术成熟、成本较低,但碳排放最高,随着CCUS(碳捕集、利用与封存)技术及绿氢制备技术的发展,蓝氢、绿氢将逐步取代灰氢。高压气态储氢、低温液态储氢是目前最成熟的储氢方式,储氢密度较高的固态、液态储氢是未来储氢技术发展的主流,但其目前存在的主要挑战为储氢材料吸放氢条件苛刻,需研制高效催化剂。液态船舶及管道掺氢运输是前景较好的输氢方式。氢燃气轮机分为掺氢、纯氢燃气轮机,目前示范项目基本为掺氢燃气轮机,扩散型掺氢燃烧器可燃烧掺氢比例高达90%的燃料,预混型掺氢燃烧器掺氢比例较低,纯氢燃烧器大多还处于试验阶段,但从长期来看,纯氢燃烧器是未来氢燃气轮机发展的主要方向。

关键词： 金属陶瓷燃料   氮化铀微球   钨基体   碳热还原-氮化  

摘要： 金属陶瓷(CERMET)弥散燃料是目前核热推进反应堆用燃料研发热点。氮化铀(UN)微球具有高铀密度、高热导率、高填充率等特点,钨基体具有高熔点、高热导率及低线性热膨胀系数等优点,将两者结合形成的钨基氮化铀微球弥散燃料是空间核动力的理想候选材料。本文突破了碳热还原-氮化关键难点,成功制备了高纯UN微球,采用无压通氢烧结的工艺路线,实现了钨基UN弥散燃料芯块制备,研究了不同参数对UN微球和弥散燃料芯块性能的影响规律。结果表明,当碳化温度为1900℃、保温时间为8 h、氮化温度为1900℃、保温时间为3 h时,UN微球的纯度最高,达93.79%,相对密度为96%T.D.;以丙三醇为黏结剂、无水乙醇为稀释剂,对UN微球与基体钨粉进行湿混后直接装模压制,UN微球在钨基体中分布较均匀;使用氢气进行致密化烧结,在1900℃可获得95%T.D.以上致密度。对燃料芯块的性能测试表明,钨基UN芯块中的微球完整且分布均匀,微球中U、N原子比为1.04∶1,钨基体与UN微球界面粘附紧密,无分层;随着温度的升高,芯块的导热系数逐渐降低,100℃时的导热系数为182.6 W/(m·K)。

关键词： 气候变化   季节性冻土   冻土退化   冻融期  

摘要： [目的]季节冻土退化会直接影响生长季初期的水分补给,进而影响区域森林健康。然而,目前大兴安岭南段的冻土退化,特别是气候变化下冻土如何退化尚不清楚。[方法]在内蒙古赛罕乌拉国家级自然保护区长期实验森林中,定位观测2014-2022年气温、土壤温度、土壤体积含水量等环境因子,分析森林季节冻土退化特征。[结果]研究表明:大兴安岭南段气温加速上升,1997-2022年间年平均气温上升速率为0.42℃·(10 a)^(-1),比1973-1996年间的升温速率[0.34℃·(10 a)^(-1)]加快了23.5%;且冻融期(当年11月-次年6月)平均气温上升速率更快[0.46℃·(10 a)^(-1)]。土壤的冻融模式呈自上而下单向冻结,单向融化;冻结速率、融化速率随着土壤深度的增加而变快,在40~80 cm土层达到最大值(冻结速率2.23 cm·d^(-1)、融化速率4.50 cm·d^(-1))。季节冻土持续退化,观测到的最大冻结深度由80 cm减少至40 cm;冻融期显著缩短,开始冻结时间推迟,完全融化时间提前,导致年冻融期缩短15.21%。应用本文建立的冻融多元线性回归模型计算得出,积温升高对研究区季节冻土退化的贡献率超过90%,是该区域季节冻土退化的最主要原因。[结论]在大兴安岭南段,冻土退化主要表现为冻融期缩短,气温升高是导致季节冻土退化的主要驱动因素,今后有必要监测季节冻土的变化,从而更好地进行森林经营。

关键词： 河流阶地   金沙江下切速率   气候变化   地壳隆升  

摘要： 晚第四纪以来青藏高原东南缘的构造隆升加剧,导致该区域河流大幅下切并在河谷两侧形成了多层叠置的阶地地貌,这些地貌面是定量化认识高原隆升过程及气候变化的关键。巴曲河巴塘段地处金沙江中游纵谷地带,谷底开阔,河床平缓,钻探及浅层地震勘探揭示河谷内第四纪地层最厚处为108m,且至少经历了2次重要的加积阶段,2次加积事件分别起始于距今318ka和143ka,对应于MIS 10~9及MIS 6~5的冰川消融阶段。河谷内部发育4级河流阶地,其中T1—T3为堆积阶地,T4为基座阶地。结合光释光、^(14)C和宇宙成因核素等年代学方法,确定T1—T3形成于距今1~5ka之间,T4约形成于距今62ka,与古气候资料进行对比后发现,T1—T3的下切时间分别与气候由冷向暖的转换有关。而基于阶地的年代和拔河高度计算,在晚更新世—全新世中期,巴曲河的下切速率为(1.5±0.3)mm/a;全新世中期至今,下切速率增加至(5.5±0.8)mm/a,增强的下切速率与现今的地壳垂向形变速率匹配,表明全新世以来地壳隆升的加剧可能是驱动河流快速下切的主要因素。

关键词： 粉末燃料冲压发动机   硼基粉末燃料   燃烧组织   掺混燃烧   凹腔结构   数值模拟  

摘要： 针对硼基粉末燃料冲压发动机超声速燃烧组织难题,建立气-固两相掺混燃烧方法,开展典型工况(26 km,Ma=6.0)的数值仿真研究,得到了发动机燃烧室内的流动燃烧特性,仿真分析了粉末燃料喷注速度、燃料颗粒粒径以及凹腔结构对燃烧室内气-固两相掺混燃烧情况的影响。结果表明:粉末燃料点火温度是影响燃料掺混燃烧效率的关键因素,当粉末喷注于气相燃烧高温区时,可显著提高燃烧效率;合理的喷注速度有利于增强颗粒与燃气和来流的掺混程度,使得颗粒燃烧更充分;当颗粒粒径从5μm提高至20μm时,射流穿透深度显著增加,粒径5μm时粉末燃烧效率最高,随着粒径增大颗粒点火的难度提高,不利于燃料充分燃烧释热;凹腔结构形成的回流区可以形成较好的点火区域,对于粉末燃料及富燃燃气和超声速来流的掺混起到较好的增益效果,有利于提高燃烧效率。

关键词： 濒危物种   BIOMOD2   脆弱性评价   保护对策   气候庇护所  

摘要： 评估气候变化背景下蒙古野驴(Equus hemionus)适宜生境脆弱程度,是卡拉麦里国家公园制定适应性保护对策的关键和基础。本文筛选207个蒙古野驴分布点位以及9个环境变量,在BIOMOD2平台上利用其10种物种分布模型评估当前和未来2050s(2041—2070年)、2080s(2071—2100年)气候变化背景下蒙古野驴适宜生境脆弱程度。结果表明:(1)在BIOMOD2平台的10种模型中,随机森林(RF)模拟效果最好,表面分布区分室模型(SRE)评分最低;组合模型的真实技巧统计值(TSS)为0.939,受试者工作特征曲线下面积(AUC)为0.996,表明平台模拟结果相对可靠;(2)年平均气温和最冷季平均气温是影响蒙古野驴适宜生境分布的主要因素;(3)蒙古野驴当前适宜生境主要分布在卡拉麦里国家公园的北部和中部,以及216国道两侧;到2080s(SSP370),主要分布在国家公园东部,适宜生境面积较当前减少68.8%。本研究利用BIOMOD2平台提供的组合模型的模拟结果,分析气候变化背景下蒙古野驴适宜生境的动态变化,计算卡拉麦里国家公园在当前和未来气候变化背景下蒙古野驴适宜栖息地的覆盖程度,为国家公园保护蒙古野驴提供适应性保护对策。

关键词： 质子交换膜燃料电池(PEMFC)   随行波流场   传质性能   功率密度  

摘要： 为了提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)的膜电极的传质性能与电池的功率密度,设计了一种以圆弧凹面作为强化传质结构的随行波流场板。结合铣削工艺,实现了随行波流场结构的制造。采用计算流体动力学软件,建立包括随行波流场与膜电极在内的燃料电池三维模型。实验验证了该模型的准确性。探索了强化传质结构对电池内部速度场、浓度场及电场的分布规律,分析了电池性能的提升效果。结果表明:与流道深宽0.6 mm×0.8 mm的常规流场相比,该文的随行波流场的平均流速提升了27.7%,压损降低了19.2%,双极板—气体扩散层界面的氧气含量提升了1.44%,出口的排水速率增大16.7%,功率密度提升了8.6%。