中高层大气OH自由基超分辨空间外差光谱仪

针对中高层大气OH自由基的星载探测应用,给出一种基于空间外差光谱技术的临边探测方案。借助卫星平台的运动,呈正交布置的双通道光谱仪可以分时获取同一区域的一系列视线观测辐亮度,最终反演OH自由基数密度的三维分布。每个通道均包含柱面望远、准直镜头、一体化空间干涉组件和成像镜头,可以同时探测不同高度层的OH自由基辐亮度,具有光通量大、结构稳定、小型化等特点。以紫外波段(308.2~309.8nm)和光谱分辨率优于0.01nm的要求进行中高层大气OH自由基临边探测为例,给出了光学系统设计的过程和结果,并利用太阳跟踪器进行了地基太阳光谱观测实验。结果表明:光学系统设计可满足探测指标的要求,实测太阳光谱与理论光谱特征一致性较好,为星载中高层大气遥感探测技术提供了参考。     

利用空间外差光谱技术进行紫外高分辨率大气散射信号探测

羟基OH对于人类理解中间层化学成分非常重要,它是大气光化学反应中重要的氧化剂,OH在308 nm波段受到太阳能量激发,发射出OH A2Σ＋-X２Π（0,0）荧光信号。为了探测中间层大气中OH自由基的紫外共振荧光发射信号,从复杂背景信号中分离目标信号,研制了中高层大气OH自由基超分辨空间外差光谱仪,光谱范围为308.2～309.8 nm,光谱分辨率为0.008 25 nm。临边观测主要探测大气散射信号,能量来源为大气中的粒子,包括大气分子与气溶胶、云等对太阳能量的散射作用。中高层大气OH自由基超分辨空间外差光谱仪基于空间外差光谱技术,可以在设计的闪耀波长范围内获得极高的光谱分辨率,适用于大气成分的精细探测。通过在前置或后置光学系统中加入柱面镜,总视场内的场景被分成多个视场切片,每一个视场切片的干涉图分别成像到对应的探测器行上。利用空间外差光谱仪具有空间维分层成像功能,临边观测时可以同时获取不同高度层大气吸收光谱的散射辐射信号,无需像传统临边探测遥感器在不同高度层进行扫描来获取大气高度维的廓线信息。为了验证中高层大气OH自由基超分辨空间外差光谱仪的临边散射信号探测能力与对观测几何的敏感性,进行了地面临边观测实验,探测紫外308 nm波段大气散射信号。模拟临边观测几何,选取晴朗无云的一天,在空旷场地对大气散射信号进行观测。由于仪器基于空间外差光谱技术,需要对干涉数据进行干涉误差修正与光谱复原。对一段观测时间内间隔10分钟的干涉数据进行光谱复原并定标,得到最终临边观测光谱。由于散射信号的主要来源为大气分子对太阳光的散射作用,因此光谱中应包含太阳光谱高分辨率精细特征信息。从高分辨率太阳光谱中选取三个特征信息窗,分析观测光谱中对应波段,三个特征信息窗完全匹配,验证了中高层大气OH自由基超分辨空间外差光谱仪的超高分辨率光谱探测能力和光谱精细信息提取能力。将太阳辐射计实时测量获得的气溶胶光学厚度及根据观测时间计算的太阳天顶角与太阳方位角输入辐射传输模型SCIATRAN,结合对应日期与经纬度的大气廓线数据库,得到模拟光谱,将实测结果与辐射传输模型结果进行比对,两者残差较小。实测结果与模拟结果存在的残差,可能是由于大气环境参数并没有完全符合实测状态,后续可使用当地实时温湿压廓线对模拟数据库进行替换,使辐射传输模型更接近实际状态。与辐射传输模型对比的结果验证了中高层大气OH自由基超分辨空间外差光谱仪的散射信号探测能力与对观测几何的敏感性,验证了在轨探测多谱段、宽谱段大气散射光谱与OH目标信号的可行性,为在轨探测OH目标信号提供了理论与实验基础。     

千岛湖岛屿马尾松林不同耐阴性植物幼苗动态研究

马尾松林是广泛分布于我国亚热带地区的代表性森林类型,多呈斑块状.马尾松林多处于干扰后森林群落演替的早期阶段,其后期可能演替为本地区的地带性植被-常绿阔叶林.因此,了解斑块生境中马尾松林的更新演替动态,对管理我国亚热带地区森林的物种多样性和生态系统功能具有重要意义.以千岛湖岛屿马尾松林内不耐阴和耐阴植物幼苗的短期动态为研究对象,试图了解片段化斑块生境中马尾松林的更新动态特点.结果发现：在0.5~3.5 a的多个时间尺度上,耐阴植物幼苗的存活能力较不耐阴植物幼苗强,而耐阴植物和不耐阴植物幼苗的补员率和相对生长率并无差异.岛屿面积和岛屿形状指数对于幼苗存活和补员无显著影响.同时,耐阴灌木的幼苗组成中占绝对优势,而其他功能群幼苗比例较低,表明千岛湖岛屿马尾松次生林内耐阴植物更新较不耐阴植物好;岛屿大小和形状对更新群落的短期动态无明显作用;群落更新层的优势功能群为耐阴灌木.结果提示：千岛湖的片段化马尾松林林下层动态的方向性,有利于耐阴植物更新;但在较短时间尺度（≤ 3.5 a）上,片段化斑块的性质对于群落幼苗更新的影响可能较小;耐阴灌木在片段化马尾松林林下层有优势地位.     

Gd2O3与B4C高温烧结过程的相组成研究

利用碳管炉在Ar气氛中烧结Gd2O3与B4C的混合物，并利用XRD和TG—DTA技术研究了Gd2O3与B4C的混合物在100～1489℃时Gd2O3与B4C混合物的烧结产物相组成。研究结果表明：在367～458℃期间，主要是样品中残留的杂质C和O发生反应。800℃时，Gd2O3与B4C反应生成GdB，GdB4，GdBO3，GdBC和B，在1200℃时，GdBC转变为GdB4。1470℃时，GdB4和B反应生成GdB6。GdB6的生成率随反应时间延长而增加。     

我在物理教学中的演示实验

物理学是一门以实验为基础的科学。显然,在物理教学中必须尽可能地利用实验。只有通过观察和实验,学生所学得的物理概念、定义、定律等才是有事实根据的。不然,学生将不能正确地理解它们,只能把它们死背硬记下来,得不到真正的物理知识。因此实验是整个讲解中不可分割的部分。在物理课堂中所进行的实验,一种是教师     

西溪国家湿地公园5种人工植物群落 土壤动物群落的结构与多样性

2007年5月对西溪国家湿地公园5种人工植物群落中的土壤动物群落进行了调查.结果共获得土壤动物5 569只,分别隶属于4门10纲26目,其中优势类群为真螨目和弹尾目,两者共占总捕获量的65.42%,常见类群有单向蚓目、盲蛛目、毛马陆目、幺蚰目、等足目、双尾目、双翅目、鞘翅目、膜翅目,其余类群为稀有类群.不同植物群落间土壤动物密度存在极显著差异,而类群数差异不显著.土壤动物垂直分布异质性较大.MDS排序显示,梅、垂柳和柿群落之间表现出较好的相似性,早园竹和桑群落与另4个群落之间的相似性较差,土壤动物群落排序结果与环境中的草本覆盖率相关.DG指数比H′能更好地展现土壤动物多样性.     

千岛湖被子植物枝叶性状分化及其与种多度的关系

种间生态位分化是物种共存的重要原因,了解种间生态位分化特征对于推测物种多样性维持机制具有重要意义.植物的种间功能性状分化在一定程度上能够反映其生态位分化,进而导致植物在群落内的适合度差异.据此,本研究针对千岛湖地区75种常见木本被子植物,分析了8个与水分输导、资源获取和利用策略相关的功能性状分化,及其与物种多度的关系.主成分分析表明,种间功能性状的分化主要发生在比叶面积、叶绿素含量以及叶气孔密度上.8个性状中有5个,即叶绿素含量、叶片厚度、叶面积、比叶面积和最大树高具有一定程度的系统发育保守性(即Blombergs K的p0.05).功能性状间的相关性广泛存在,且在使用系统发育独立对比方法(phylogenetic independent contrast,PIC)控制系统发育的影响后,相关性大多仍然显著.单个性状以及所有性状的主成分1和主成分2与物种多度间均没有显著相关性.结果表明:千岛湖地区片段化次生马尾松林内木本被子植物的功能性状分化受系统发育和进化历史共同影响;且性状分化发生在主要的环境资源梯度(即光照和水分)上;但性状对处于演替过程中的片段化森林群落内的物种多度不一定会产生重要影响.     

基于统一强度理论的圆钢管型钢再生混凝土短柱轴压承载力分析

对9根圆钢管型钢再生混凝土短柱进行了轴心受压试验,主要考虑了再生粗骨料取代率、径厚比、型钢配钢率对试件轴压承载力的影响。试验结果表明:试件轴压承载力随着取代率的增加而逐渐减小,随径厚比的减小和型钢配钢率的增大而增大,说明该柱具有较高的承载力和良好的延性变形能力。在试验研究基础上,采用统一强度理论对圆钢管型钢再生混凝土短柱轴压极限承载力进行了理论分析;采用厚壁圆筒统一强度理论计算了钢管对核心型钢再生混凝土的约束应力;推导了该短柱的轴压承载力计算公式,并对其影响因素进行了分析。结果表明:计算值与试验值之比的均值和方差分别为0.99和0.001,吻合较好,表明统一强度理论对圆钢管型钢再生混凝土轴压短柱的理论计算有很好的适用性;此外,当材料的拉压比α(α=1时,拉压同性材料;α≠1时,拉压异性材料)一定时,试件轴压承载力随着材料强度参数b(0≤b≤1)的增大而增大;当材料强度参数b值一定且α≠1时,试件轴压承载力随着α的增大而增大;此外,试件轴压承载力随着径厚比的增加而呈递减趋势;试件承载力提高系数随着再生混凝土强度的增大而减小。研究结论可为圆钢管型钢再生混凝土组合短柱的设计与计算提供理论参考。     

用于风场探测的非对称空间外差干涉数据处理方法研究

利用非对称空间外差光谱技术和多普勒效应,通过测量中高层大气气辉谱线的干涉图,采用傅里叶变换的方法求解相位,获得大气的风速信息。分析了干涉数据的处理方法,并针对干涉相位的求解进行推导。相比于传统观空间外差数据处理,不仅要考虑噪声和系统误差,而且要考虑用于光谱隔离的窗函数引入的相位误差。通过软件模拟了窗函数的类型和窗长度对干涉数据和风速误差曲线的影响;在此基础上选择合适的窗函数模拟了对干涉图添加噪声和平场因子情况下的风速反演误差。结果说明,虽然窗函数造成了干涉图和相位的畸变,但是使用汉宁窗在合适的光程差处能够使其引入的误差低于5%;同时,噪声的仿真说明,风速误差随着系统噪声的增加而增大,在实验过程中控制噪声以及实验数据预处理对于控制风速精度的必要性。数据处理方法的研究和相关的仿真,对于提高空间外差风速测量精度及系统设计提供了理论参考,具有一定的指导意义。     

方钢管型钢再生混凝土组合短柱轴压性能非线性分析

在方钢管型钢再生混凝土组合短柱轴心受压试验研究的基础上,选择合理的再生混凝土和钢材本构模型,结合现有结构非线性分析理论,采用Abaqus有限元软件建立该组合短柱的有限元模型,并对该短柱轴压性能进行全过程非线性分析。主要研究其破坏形态、应力分布及荷载-应变关系曲线,分析再生骨料取代率、方钢管宽厚比、型钢配钢率和再生混凝土强度对该短柱轴压性能的影响规律,并将其与试验结果进行对比,同时对短柱进行有限元参数分析。结果表明,有限元计算结果与试验结果吻合较好,该有限元模型能较好地模拟方钢管型钢再生混凝土组合短柱轴压性能;组合柱轴向承载力随再生骨料取代率的增加而有所降低,而随方钢管宽厚比、型钢配钢率和再生混凝土强度的增加而增加。总体上看,该组合短柱承载力高,变形能力较好,研究结论可为方钢管型钢再生混凝土组合柱的工程应用提供一定参考。