DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 资料与方法 2.1. 纳入标准 1) 研究类型随机对照试验(RCT)，语种限定于中文和英文，是否采用盲法和分配隐藏不设限。 2) 研究对象符合抑郁症相关诊断标准的抑郁症伴焦虑或抑郁症患者，诊断标准包括《精神障碍诊断与统计手册(第4版)》(DSM-IV)、《世界卫生组织精神与行为障碍类别目录(第10版)》(ICD-10)、《中国精神疾病分类与诊断标准(第3版)》(CCMD-3)；患者年龄不限，性别不限；汉密尔抑郁量表(HAMD)评分 ≥ 17分。 3) 干预措施对照组口服小剂量米氮平(15 mg/d，睡前服用)，口服草酸艾司西酞普兰(10~20 mg/d)；试验组口服大剂量米氮平(30 mg/d，睡前服用)，口服草酸艾司西酞普兰(10~20 mg/d)。 4) 结局指标① 本研究将疗效的评判标准定为治疗周期终点的总有效率和痊愈率，判断依据为HAMD评分及减分率 [ 7 ]，减分率 = (治疗前评分 − 治疗后评分)/治疗前评分 × 100%，HAMD减分率 ≥ 75%指示痊愈，HAMD减分率 ≥ 25%指示有效，HAMD减分率在25%以下指示无效，总有效率 = (痊愈人数 + 有效人数)/患者总数 × 100%，治愈率 = 痊愈人数/患者总数 × 100%；② 治疗2，4，8周后的HAMD评分评定对照组与试验组的起效快慢；③ 治疗周期终点的HAMA评分评定对照组与试验组焦虑的改善情况；④ 安全性指标为到达治疗周期终点时，药品典型的不良反应发生率和总不良反应发生率。 2.2. 排除标准 ① 回顾性分析文献及动物实验；② 不能提供有效数据进行综合分析或数据严重缺失的文献；③ 重复发表的文献；④ 严重自杀倾向者，合并严重心、肝、肾等脏器功能障碍者，妊娠期及哺乳期妇女，对本研究药物过敏者。 2.3. 检索策略 采用主题词与同义词扩展的方法，以抑郁症、米氮平、草酸艾司西酞普兰、艾司西酞普兰、剂量为中文检索词，检索中国生物医学文献数据库(SinoMed)、中国期刊全文数据库(CNKI)、维普数据库(VIP)、万方数据库；以depression、mirtazapine、Escitalopram、dose为英文检索词，检索PubMed、Cochrane library、Embase数据库。检索时限为建库至2020年8月。同时，通过已纳入文献的参考文献、查找相关工具书等途径补充文献。 2.4. 文献筛选及资料提取 文献的筛选和有关资料的提取由两名研究者独立进行后比对结果，若出现结果不一致的现象，则商讨解决。在剔除重复文献后，通过阅读标题和摘要，排除明显不相关以及干预措施不符合纳入标准的文献，之后再进一步阅读全文以确定是否纳入Meta-分析。根据Cochrane推荐的质量评价表和基本资料提取表进行数据提取，内容包括：① 第一作者、发表年份；② 研究对象的平均年龄、性别比例、病程以及治疗周期；③ 研究的样本量及干预措施；④ 药物疗效指标及药品安全性指标。⑤ 各指标的结局参数。 2.5. 纳入文献的质量评价 ① 采用Cochrane手册5.1.0推荐的RCT偏倚风险评价工具对纳入研究的随机方法、分配隐藏、盲法、数据的完整性、是否选择性报告研究结果以及是否存在其他偏倚风险等因素进行评价。该过程由两名研究者独立进行后比对评价结果，若出现评价意见不一致的现象，则商讨解决；② 对纳入文献数 ≥ 10的结局指标绘制漏斗图用于评价发表偏倚。 2.6. 统计学方法 应用Rev Man5.3软件进行Meta-分析，连续性变量使用均数差(MD)作为统计分析的效应指标，二分类变量采用风险比(RR)作为统计分析的效应指标，置信区间设置为95% (95% CI)。主要使用Q统计量和I 2 统计量进行异质性分析，并根据I 2 值判断异质性，若I 2 ≥ 50%，可认为研究间存在异质性，则应用随机效应模型进行Meta-分析；若I 2 < 50%，提示各研究间同质，则应用固定效应模型进行Meta-分析。
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user: 4. 讨论 4.1. 米氮平和不同剂量米氮平的用药依据 米氮平是一种新型的双重抗抑郁机制的药物，一方面它可以作用于中枢肾上腺素受体，与其产生拮抗作用，从而使α 2 受体兴奋性降低，增加体内NE的活性和水平；另一方面它也可以选择性作用于5-HT 2 和5-HT 3 受体，产生较强的拮抗作用，从而增加突触间隙中5-HT的含量 [ 4 ] [ 18 ]。根据《中国抑郁障碍防治指南》中的规定，如果单一用药患者的抗抑郁效果不佳，可以适当联用药物，补充其他作用机制来发挥药物的最佳效应。由于米氮平药物作用机制较独特，因此美国精神医学会将其作为联合治疗抑郁症的主要药物 [ 19 ] [ 20 ]。 目前米氮平与草酸艾司西酞普兰片联用治疗抑郁症的有效性已被证实优于单一用药 [ 21 ]。国内外大多数临床实验应用米氮平治疗抑郁症时一般采用15~45 mg/d的剂量规格，其中应用米氮平联用其他抗抑郁药辅助治疗时，国内研究者通常倾向于采用小剂量(15 mg/d)米氮平 [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]。但是，近年来有关米氮平联合草酸艾司西酞普兰治疗抑郁症时米氮平联用剂量尚存在争议，缺乏统一的标准和人群倾向性。本研究以15 mg/d米氮平联合常规剂量的草酸艾司西酞普兰为小剂量组，30 mg/d米氮平联合常规剂量的草酸艾司西酞普兰为大剂量组，对抑郁症伴焦虑或抑郁症患者予以不同剂量的米氮平的临床有效性和安全性进行Meta-分析，以期为临床选择提供循证医学依据。 4.2. 基于Meta-分析结果的循证医学分析 本研究共纳入11篇文献，涉及878例患者，根据漏斗图的结果显示产生发表偏倚的风险较低。本研究采用了总有效率、痊愈率、不同治疗周期后的HAMD评分、治疗8周后的HAMA评分以及药品的不良反应发生率5个指标进行回顾性分析和系统评价。HAMD评分是用于评定抑郁症患者抑郁症程度的常用指标，其中患者HAMD评分 ≥ 24分为严重抑郁：评分在17~24分为中度抑郁：评分 ≤ 17分为轻度抑郁 [ 25 ]。通过比较不同治疗周期小剂量组与大剂量组治疗后的HAMD评分可用于评价两组用药的起效快慢和抑郁症状的改善程度。HAMA评分是用于评价患者焦虑程度的常用指标HAMA包含14个条目，评分 ≥ 14分为焦虑 [ 26 ]。焦虑症状的改善差异可通过比较两组治疗后的HAMA评分进行系统评价。HAMD和HAMA评分越高表示患者的抑郁和焦虑程度越严重 [ 27 ]。 据Meta-分析的结果显示，治疗后大剂量组的有效率和治愈率明显高于小剂量组，显示大剂量组的临床有效性优于小剂量组。治疗后2，4，8周后的HAMD评分大剂量组明显低于小剂量组，但随着治疗周期的增加两组间的评分差异表现为递减，表明大剂量组的抑郁改善程度优于小剂量组且可能起效快于小剂量组；治疗8周后两组的HAMA评分差异不具有统计学意义，提示两组对于焦虑的改善情况差异无统计学意义，但由于该指标纳入的文献数量较少且存在明显的异质性，固其分析结果有待进一步验证。治疗后的药品总不良反应发生率大剂量组高于小剂量组，提示米氮平剂量增加后可能会导致用药安全性降低，将常见的不良反应分别进行Meta-分析，结果显示增加米氮平剂量对口干、乏力、恶心、头晕、嗜睡等不良反应的影响差异不具有统计学意义，但患者体重增加的不良反应与剂量的加大具有明显的相关性。 4.3. 大剂量米氮平导致体重增加的综合分析 米氮平剂量与导致体重增加的不良反应发生率表现出一定的同步性。有研究表明，米氮平对α 2 受体、5-HT2A及5-HT2C受体的拮抗作用及抗H 1 作用是其导致患者体重增加的根本原因。国内外有相关文献报道米氮平导致体重增加的发生率较高、效应明显且随用药时间增重效应更加显著。在2016年的一项长期随访研究中，发现米氮平导致的体重增加相比氟西汀组可增加5.3 kg。在英格兰开展的不良事件监测中发现，患者服用米氮平导致体重增加的发生率为5.4% (31/573)。另外有Meta-分析结果表明，接受米氮平治疗会导致体重增加且在治疗周期超过4个月时其增重效应更会大幅提升 [ 28 ] [ 29 ]。本研究Meta-分析的结果表明大剂量的米氮平相比小剂量米氮平会明显导致患者体重增加的风险性升高。 有研究表明，大剂量米氮平导致患者体重增加的风险升高可能会影响患者对药物的接受程度，影响依从性进而降低药物治疗作用。因此建议重视抗抑郁药物的用量，但也不能完全拒绝这些药物，应该做到合理选择药物及药物剂量，将可能出现的不良反应适时告知患者，并在必要时对其进行心理疏导。若出现体重增加的现象，及时进行干预以保证患者的治疗效果，同时减轻药物带来的不良反应。有关研究指出，服用抗抑郁药导致体重增加，首先应考虑通过改变生活方式进行解决，如减少热量摄入和增加日常活动。增加日常运动在帮助减轻体重的同时，也可以帮助缓解抑郁症，从而帮助药物治疗，在这个层面上又可以进一步使体重恢复正常。其次可以考虑心理治疗以及寻求相关专业人士的帮助。但在大多数情况下建议患者更换抗抑郁药物，因此根据本研究的分析结果，笔者建议尽量选择小剂量的米氮平进行联合治疗 [ 30 ] [ 31 ]。 4.4. 局限性分析 本文首次对不同剂量米氮平联合草酸艾司西酞普兰治疗抑郁症伴焦虑或抑郁症的疗效及安全性进行了系统评价。但由于我们纳入的病例有限，相关文章质量普遍不够高，本研究的结果未必可靠且存在较大的局限性。本研究的局限性如下：1) 纳入的文献之间，疾病的病程和患者的年龄范围存在一定的差异，可能导致治疗效果的差异；2) 11篇文献中给药的疗程存在差异，可能会影响本研究的结果；3) 纳入的11篇文章均来自中文数据库，纳入的患者均为中国人，很容易造成种族和地域的偏倚性；4) 在检索文献时，我们将语言限制为英文和中文，这可能会导致语言偏差；5) 纳入文章方法学的平均质量偏低。虽然所有的研究都采用了随机对照实验，但是只有6个研究解释了随机分组的具体方法，几乎没有研究明确提出了具体的盲法。 所有这些限制都可能增加本分析的信息偏倚、选择偏倚，并导致一些异质性。为了应对这一局限性，我们将扩大检索领域，收集更多不同国家和地区的真实数据，在未来进行更全面的分析。但国外很多地区关于米氮平剂量方面的研究和分析存在一定的缺失。因此，我们希望未来能够开展更多高质量、有针对性、完善的长期随访的RCT，为米氮平的用药剂量的选择提供更多的依据。 4.5. 结论 有证据表明抑郁症伴焦虑患者或抑郁症患者予以大剂量(30 mg/d)米氮平联合常规剂量的草酸艾司西酞普兰临床疗效优于小剂量(15 mg/d)，但由于大剂量组的不良反应发生率尤其是导致体重增加的风险明显高于小剂量组，提示大剂量组的用药安全性较低，综合其他研究的结果和笔者的分析，建议尽量选择小剂量的米氮平进行联合治疗以保证用药安全性。
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user: 摘要 哲学中的三大规律是来自生活的总结。数学领域的众多知识与哲学有着紧密联系。本文从哲学的角度去讨论实数和复数、实随机变量和复随机变量、随机过程和复随机过程、线性脉冲微分系统和非线性脉冲微分系统，并用对立统一的思想去分析高等数学的一些概念。
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user: 1. 引言 黑格尔是首先阐述哲学三大规律的人，他在《逻辑学》中阐述出来哲学三大规律，恩格斯后来则将哲学三大规律从《逻辑学》中总结出来和提炼出来，从此，哲学的三大规律变得越来越清晰了。本文参考了哲学三大规律的定义 [ 1 ] [ 2 ]，并对三大规律进行了深入的理解，用三大规律来分析数学上的一些观点。很多学者已经从哲学的角度分析过数学领域的一些知识。如陶有德和吴娟等在 [ 3 ] [ 4 ] 中研究了有限与无限和局部与整体都是对立统一的关系，仲生仁在文献 [ 5 ] 中研究了微积分与哲学三大规律的关系。 本文在此基础上做了相关总结，即将无穷大和无穷小、连续和离散、积分和微分、局部与整体、有限与无限、线性脉冲微分系统与非线性脉冲微分系统用对立统一观点来进行深度的剖析，并且将随机观点也用哲学思想进行了分析。
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user: 2. 哲学知识 哲学三大规律分别是对立统一、量变质变、否定之否定，辩证唯物法的根本是对立统一，它揭示出自然界、社会和思想领域等领域的任何事物都包含着矛盾性，事物矛盾双方又统一又斗争推动事物的运动、变化和发展。能够揭示事物发展量变和质变的两种状态的是量变质变规律，意思是事物的量变发展到一定的程度时，事物内部的主要矛盾运动形式发生了改变，进而才能引发质变。否定之否定规律提示了事物发展的方向与道路，告诉人们事物发展的方向是前进，道路是曲折的。表明事物的发展不是直线式前进而是螺旋式上升的。
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user: 3.随机变量相关知识 随机变量：设 ( Ω ， F ， P ) 为一概率空间，定义在 Ω 上的单值实函数 X ( ω ) ，若对任意实数x， { ω : X ( ω ) ≤ x } 是一事件，即 { ω : X ( ω ) < x } ∈ F ，则称 X ( ω ) 为随机变量。 复随机变量：设 X ( ω ) ， Y ( ω ) 是定义在相同的概率空间上的两个实随机变量，则称 Z ( ω ) = X ( ω ) + i Y ( ω ) 为一个复随机变量，其中 i 2 = − 1 。 随机过程：设S是样本空间，P是概率， T ⊂ R ，如果对任何 t ∈ T ， X ( t ) 是S上的随机变量，则称 { X ( t ) ; t ∈ T } 是S上的随机过程，T称为参数集。 复随机过程：设 { Y ( t ) ， t ∈ T } 和 { X ( t ) ， t ∈ T } 是两个实随机过程，则称 Z ( t ) = X ( t ) + i Y ( t ) 为复随机过程， i 2 = − 1 。
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user: 4. 脉冲微分系统相关知识 4.1. 线性跳脉冲微分系统概述 1) 考虑微分系统 d x d t = f ( t ， x ) (1) 其中 f : R + × Ω → R n ， Ω ⊂ R n 为开集， R n 为n维欧式空间， R + = [ 0 ， + ∞ ) ； 2) 对任意 t ∈ R + ，存在两个集合 M ( t ) ， N ( t ) ⊂ Ω ； 3) 算子 A ( t ) : M ( t ) → N ( t ) ， t ∈ R + 。 假定 x ( t ) = x ( t ， t 0 ， x 0 ) 是系统(1)中满足 x ( t 0 ) = x 0 的解。其会有如下特点：动点 p t ( t ， x ( t ) ) 起始于 ( t 0 ， x 0 ) 并且沿着曲线 { ( t ， x ) | t ≥ t 0 ， x = x ( t ) } 运动，当 t = t 1 > t 0 时， p t 与集合 M ( t ) 相遇，这时算子 A ( t ) 将点 p t 1 = ( t 1 ， x ( t 1 ) ) 作用到 p t 1 + = ( t 1 ， x t 1 + ) ∈ N ( t 1 ) ，其且 x t 1 + = A ( t 1 ) x ( t 1 ) 。点 p t 从 p t 1 + = ( t 1 ， x t 1 + ) 出发，然后继续沿解曲线运动， t 2 > t 1 的时候，又一次遇到集合 M ( t ) ，点 p t 2 = ( t 2 ， x ( t 2 ) ) 被 A ( t ) 作用到 p t 2 + = ( t 2 ， x t 2 + ) ∈ N ( t ) 上，有 x t 2 + = A ( t 2 ) x ( t 2 ) 。与前面类似， p t 沿着系统(1)的解曲线 x ( t ) = x ( t ， t 2 ， x t 2 + ) 继续运动，若系统(1)的解存在，那么 p t 会一直运动下去，将具有上述运动过程的(1)~(3)综合起来，并称为脉冲微分系统，由 p t 描述的曲线称为积分曲线，积分曲线代表的函数 x ( t ) ，称之为脉冲微分系统的解， p t 与集合 M ( t ) 相遇的时刻 t k ，称之为脉冲时刻，假定脉冲微分系统的解在脉冲时刻是左连续的。 一个n维线性脉冲微分系统： { d x ( t ) = f ( x ( t ) ， t ) d t ， t ≥ 0 ， t ≠ ξ i ， i = 1 ， 2 ， ⋯ x ( ξ i ) = b i ( τ i ) x ( ξ i − ) ， i = 1 ， 2 ， ⋯ x ( 0 ) = ξ (2) 其中， f : R n × [ 0 ， ∞ ) → R n ， f ( 0 ， t ) = 0 ， b i : G i → R n × n ， ζ ∈ R n ， ξ i 为第i次脉冲跳i时刻， τ i = ξ i − ξ i − 1 ∈ G i = ( 0 ， g i ) 为第 i − 1 次脉冲跳到第i次脉冲跳的等待时间， 0 < g i ≤ ∞ ， ξ 0 = 0 ， x ( ξ i − ) = lim t → ξ i → 0 x ( t ) 。这里的线性指的是脉冲跳时是线性跳，而非f是非线性的。 4.2. 非线性跳脉冲微分系统概述 设 M ( t ) 表示一列曲面 { M k | M k = { ( t k ， x ) ， x ∈ Ω } } k = 1 ∞ ，其中 t k < t k + 1 且 lim k → + ∞ t k = + ∞ 。设算子 A ( t ) 仅在 t k 处有定义，满足 A ( t k ) : Ω → Ω ， x → A ( t k ) x = x + I k ( x ) ， 其中 I k : Ω → Ω 。因此， N ( t ) 仅与 t k 有关且 N ( t k ) = A ( t k ) M ( t k ) 。这时非线性脉冲微分系统可以写成 { d x = f ( t ， x ) d t ， t ≠ t k ， k ∈ Z + Δ x = I k ( x ) ， t = t k (3) 其中 Δ x ( t k ) = x ( t k + ) − x ( t k ) ， x ( t k + ) 表示 x ( t ) 在 t = t k 处的右极限 [ 6 ]。
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user: 5. 用哲学的角度来分析数学的一些观点 5.1. 用否定之否定规律来分析随机观点 在马克思主义哲学中可知，人们对事物的认识总是螺旋式上升的。1637年法国数学家笛卡尔率先提出“实数”、“虚数”这两个概念，而用i表示虚数的单位是欧拉提出来的，在这两个成果的基础上，后人提出将实数与虚数结合起来，称为复数，记为 a + b i 。实数域里有很多的结论，在实数域里很难证明，有的人在想，能不能将实数域里的问题推广到复数域，用复数域里的一些简单的结论来给出证明，其中最常见的一种手段是傅里叶变换，傅里叶变换能够将实数域里面的问题变换成复数域里面的问题，复数域里面的问题有时在复数域里面很容易解决，在通过傅里叶反变换将在复数域已经解决的问题，拿回来去解决实数域的问题。 复随机变量的引入也是这个思想，随机变量是定义在实数域里面，随机变量也有着很难解决的问题，比如说在实数域里寻找随机变量函数或者是随机向量函数对应的分布时很难找到，它借鉴了复数与实数之间的这种关系，通过傅里叶变换将实随机变量里面的分布问题转换成复随机变量里面的特征函数问题，从而引入复随机变量，求复随机变量里的对应分布就变得很简单了，再通过傅里叶反变换将这个复随机变量对应的特征函数问题再变换到实随机变量里面对应的分布问题。 Table 1 Comparison of random variable and complex random variabl 类型 随机变量 复随机变量 方差 D ( X ) = E [ ( X − m X ) 2 ] D ( Z ) = E [ ( Z − m Z ) ( Z − m Z ) * ] = D [ X ] + D [ Y ] 协方差 cov ( X ， Y ) = E [ ( X − E ( X ) ) ( Y − E ( Y ) ) ] C Z 1 Z 2 = cov ( Z 1 ， Z 2 ) = E { ( Z 1 − m Z 1 ) ( Z 2 − m Z 2 ) * } 表 1. 随机变量与复随机变量的比较 Table 2 Comparison of stochastic process and complex random proces 类型 随机过程 复随机过程 方差函数 D [ X ( t ) ] = E [ ( X ( t ) − m ( t ) ) 2 ] D Z ( t ) = E { | Z ( t ) − m Z ( t ) | 2 } = D X ( t ) + D Y ( t ) 协方差函数 cov ( X ( s ) ， X ( t ) ) = E { [ X ( s ) − m ( s ) ] [ X ( t ) − m ( t ) ] } C Z ( s ， t ) = cov ( Z ( s ) ， Z ( t ) ¯ ) = E { [ Z ( s ) − m Z ( s ) ] [ Z ( t ) − m Z ( t ) ] ¯ } 表2. 随机过程与复随机过程的比较 从表1和表2可以看出来随机变量系统进行自我完善，从随机变量到复随机变量，和随机过程到复随机过程，是同一水平的自我完善，辩证否定哲学有两种基本形式，其中有一种就是自我完善式的否定，即事物在不改变自身存在状态下的否定，只是对自身不断完善的否定。同时又增添了新的内容，在上面的复随机变量求方差和协方差时与随机变量有点不同，复随机变量求方差和协方差时后一项变成了求解共轭，复随机过程求协方差函数与随机过程也略有不同，复随机过程求解协方差函数时后一项变成求其共轭，从随机变量到随机过程是螺旋式上升的过程。 5.2. 正用对立统一规律来分析数学中的概念 对立统一是关于事物矛盾运动的规律，对立统一的例子在数学领域有很多，比如无穷大和无穷小、连续和离散、积分和微分、局部和整体、有限和无限、线性脉冲微分系统和非线性脉冲微分系统等。 1) 无穷大即在数轴上对数轴两端无限延伸，无穷小即为对0这个特殊点的无限逼近，二者看起来似乎不相关，但实际上二者是可以相互统一、相互转化的， ∞ − 1 = 0 ，这个式子将无穷大与无穷小相互联系起来。 2) 连续与离散也是对立统一的关系，区间 [ 0 ， 1 ] 是连续的，向其中投放离散点，当离散点趋于无穷多时，可以近似看成连续的，体现了二者可以相互转化，且二者同属于一个数轴空间上。 3) 局部与整体，是客观事物普遍联系的一种形式，二者为对立统一的关系，并有着严格的界限，同一个事物，由其各个部分组成整体，离开了部分，整体就不复存在了，部分是整体的部分，离开了整体，部分就不成其为部分。整体的功能状态及其变化也会影响到部分。因此二者不可分割，均以对方存在为前提，二者相互影响，在一定条件下可以相互转化，对于无限集部分可以等于整体。 4) 微分和积分是矛盾的两个对立方面，同时也是统一的，二者同属于微积分学，牛顿莱布尼兹公式 ∫ a b f ( x ) d x = F ( x ) | a b ， F ′ ( x ) = f ( x ) ， x ∈ [ a ， b ] ，将微分与积分联系起来，实现二者可以相互转化。 5) 有限与无限是对立矛盾的又是统一的整体，由这个式子 s = 10 + 1 + 1 10 + 1 100 + 1 1000 + ⋯ = 100 9 ，可以看出有限可以用来表示无限，无限又由有限组成，且二者在一定情况下可以转化。 6) 线性脉冲微分系统与非线性脉冲微分系统是对立统一的关系。线性脉冲跳时更强调的是纵向增长，非线性脉冲跳时更强调的是空间上的增长。线性脉冲微分系统与非线性脉冲微分系统二者同属于脉冲微分系统，二者又各不相同，相互区别。故线性脉冲微分系统与非线性脉冲微分系统是对立统一的关系。
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user: 6. 结束语 数学和哲学在很大程度上是紧密联系的，二者具有相同的特点，逻辑的严密性，高度的抽象性和广泛的应用性，历史上有的人既是数学家又是哲学家，如笛卡尔、莱布尼兹、希尔伯特等，当遇到问题时，应该以哲学的角度去辩证剖析问题，用数学的逻辑思维去分析问题和解决问题。在以后的研究工作中，可以从哲学的角度去剖析随机微积分中的理论。
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user: 摘要 “新工科”建设背景下机械设计课程群教学如何改革，目前尚未有成熟的经验可借鉴，特别是对于地方工科院校，结合自身特色探索一条较有成效的改革之路是当前亟需进行的研究课题。以青岛理工大学“机械设计制造及其自动化”国家级一流专业建设点机械设计课程群为对象，结合“新工科”人才培养特点和要求，对机械设计课程群教学改革进行了探索与实践，在教学体系、教学方法和手段、课程设计环节、创新实验环节、课程群教学团队等方面都取得了较有成效的建设。实践应用表明，以上教学改革能够提高课程教学质量，培养学生的实践动手能力和创新设计能力，达到了“新工科”对机械设计课程群教学的要求和标准。
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user: 1. 引言 新工科建设是在“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”)的基础上，提出的一项持续深化工程教育改革的重大行动计划，是主动应对新一轮科技革命与产业变革的战略行动。2017年2月以来，教育部大力推进新工科建设，先后经历“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”等重大研讨活动，在我国高等教育界掀起了一阵新的改革热潮，同时也对新工科背景下的人才培养提出更高的要求，对于转型中的高校应用型创新人才培养工作也提出了挑战 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]。 实施“新工科”建设意义重大，目前与其相应的指导思想、实施办法、培养方案、保障制度等系列措施也随之出台，但是，落实和实现“新工科”人才培养，最终要通过具体的专业和课程实现。机械设计课程群是机械类专业中的重要课程群，包括机械原理、机械设计基础、机械设计、机械优化设计、机械创新设计以及精密机械设计等若干与机械设计直接相关的课程。机械设计课程群的建设承载着实现新时期、先进教育教学理念和目标的重任，在培养应用型创新人才方面具有十分重要的地位和作用 [ 4 ]。 国内外高校对机械设计课程群教学改革开展了大量研究 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]。目前，机械设计课程群教学改革研究取得了一定的进展。但是，国外教学改革由于国情不同，改革成果难以应用到国内；而国内有关该方面的研究也处于探索阶段，但各校的性质和特点不同，机械设计课程群教学模式也不应完全相同，尤其对于地方高校机械设计课程群的教学改革还未有成熟的经验可供借鉴。因此，如何落实“新工科”改革精神，实现新时期下高素质工程创新人才的培养，成为机械设计课程群改革研究中亟待解决的重要课题。 本论文以我校机械设计课程群改革建设为突破口，以强化学生工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力为核心，对适应“新工科”的机械设计课程群教学改革进行深入探索和实践，以期为其他高校相同专业的主干课程改革起到借鉴和示范作用。
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user: 2. 基于工程设计与工程创新能力培养的机械设计课程群教学内容与课程体系改革 能力培养是机械设计课程群落实“新工科”人才培养要求的首要目标。遵循新工科对人才培养的能力要求、结合工程教育专业认证产出导向理念，面向工程实践能力、工程设计能力、工程创新能力培养和强化，对机械设计课程群教学的能力指标进行了研究和分解，针对课程教学内容和体系形成了有特色的能力培养模块，在此基础上，对课程教学内容和体系进行重构，形成了面向“新工科”创新能力培养的机械设计课程群创新教学体系。以《机械原理》课程为例，所构建的能力指标点及其创新教学体系如图1所示： 图1. 《机械原理》能力指标点及其创新教学体系 机械设计课程群教学内容与课程体系改革的指导思想是将“能力培养”作为切入点，以“工程和创新能力培养”为主线来优化整合课程内容，以“能力培养”为主旨，以设计理论和方法为线索，重组教学内容，建立与强化培养学生的工程能力和创新能力相适应的教学内容，构建与“新工科”人才培养目标定位相适应的机械设计课程群课程体系。在以上具体实施过程的基础上，结合工程实际需求和先进技术发展，另外增加相应课程内容，包括：在教学内容方面，针对《机械原理》课程，增加新型机构的工作原理；针对《机械设计》课程，引进先进工程设计方法，增加工程典型设计实例章节，突出对工程产品整体设计过程；针对《机械优化设计》课程，减少理论内容，增加实际工程优化实例。在课程体系方面，以实际工程机械系统的设计为主线，以现代机械系统总体方案设计为目标，合理安排课程体系，突出工程创新设计和训练，体现工程应用性。
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user: 3. 与“新工科”相适应的机械设计课程群教学方法和手段改革 CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，该模式实质上是一种基于项目的教学法，它以作品设计到作品运行的全过程为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习。针对“新工科”工程能力达成目标，机械设计课程群教学方法和手段改革中引进基于项目的CDIO教学模式，采用以构思、设计、实现、运作模式为主的先进教学方式，使项目探索贯穿于整个教学过程。具体实施中项目可以是与本专业相关的简单机械装置、小产品开发、创新设计竞赛项目，也可由是教师指定项目，提供具有市场前景的应用型课题和科研项目中部分内容。 CDIO项目教学模式实施过程如下： 1) 针对不同的课程及教学环节目标，设计CDIO项目； 2) 按照项目实施目标，进行构思和设计，提出解决方案； 3) 选择实验设备及组件，进行实验设备安排； 4) 通过实验设备与组件的拼装、搭建、系统构建或实验设备加工，执行“Implement(实现)”环节； 5) 通过实验系统的操作演示、反复修正，执行“Operate(运作)”环节； 6) 项目答辩与交流，能力考核，完成CDIO训练项目。 《机械原理》课程CDIO项目案例如图2所示，《计算机辅助设计》课程CDIO项目案例如图3所示。
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user: 4. 课程设计的一体化改革及其与企业深度交叉联合培养的创新教学模式探索与实践 “新工科”强调对工科人才的培养方案应体现工程知识、工程素质和工程能力培养的综合特征。针对“新工科”人才培养能力达成目标，本研究对机械设计课程群课程设计进行深入改革。 按照机械设计类课程群各课程之间的联系和授课特点，提出并实践了课程设计环节的一体化教学模式。该新模式打破了现有的各系列课程设计内容与时间方面的孤立性。如在课程设计内容方面，对传统的减速器设计的内容进行拓展，将具有中等复杂程度机构、中等复杂程度的典型机械装置作为设计对象，将机械原理、机械设计、机械优化设计、精密机械设计等课程设计内容相连接，合并成一个完整的机械设计课程设计，使学生经历从方案设计，原理设计、运动设计到结构设计，强度，精度设计以及产品优化设计这样一个全过程，从而更全面地真实地得到工程锻炼；在课程设计时间安排方面，将机械原理、机械设计、机械优化设计、精密机械设计等课程设计时间集中，完成对典型机械产品多课程内容的一体化设计；在课程设计教学手段方面，打破课程设计仅仅局限于教室设计的施教不足，重构机械设计课程群课程设计教学模式，提出了课程设计与在企业学习调研深度交叉并列式培养模式。在课程设计过程中，让学生进入工厂调研，将课程设计和企业实际生产相结合，在掌握现场实际产品设计制造过程的基础上，对课程设计内容进行了反复修正和完善。基于该一体化教学模式，整个课程设计过程和工程实践密切相连，有效培养了学生的工程实践和创新能力，提高了课程设计环节的教学质量。 图2. 《机械原理》课程CDIO项目案例 图3. 《计算机辅助设计》课程CDIO项目案例
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user: 5. 完善创新实验，突出培养学生的实践动手能力和应用创新能力 实验教学是机械设计课程群不可缺少的一部分，通过实验加深学生对课程理论难点和现象的认识，同时也将激发学生对课程学习的积极性和探索性。另外，让学生通过接触和使用一些现代实验设备，使学生了解一些现代测试技术，开阔视野。 我校的机械设计课程群实验室具有较悠久的建设历史，是在80年代初开发的“老三样”的基础上，逐渐开发完善起来的。后期通过教学改革，减少了验证性实验，增加了综合性、设计性实验。当前，为达到“新工科”对学生创新能力培养的要求，课程群完善创新实验，加大了对学生实践动手能力和应用创新能力的培养，主要进行了三方面改革：一是增加了突出培养和提高学生创新能力的实验设备，如购置了“轮系综合创新设计实验台”、“机构创新设计实验台”等实验设备。利用这些创新设备，构建了机构创新实验室，为学生掌握所学知识、拓展工程知识以及创新能力培养奠定了基础；二是在实验教学中引入CDIO项目教学法，围绕项目开展新实验的设计与探索，培养了学生实践动手能力和创新设计能力；三是利用计算机技术开发了虚拟仿真实验，借助仿真实验提高了实验教学效率，开阔了学生视野。
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user: 6. “新工科”建设背景下机械设计类课程群教学团队的深入建设 当前“新工科”的提出和复合型创新型人才的培养，使得教师特别是青年教师的教学能力面临挑战。如何提高教学团队的工程教育能力也成为高校进行“新工科”建设的首要任务。 在“新工科”建设背景下，对机械设计课程群教学团队进行了深入建设。在团队成员引进方面，近几年，团队新引进了哈尔滨工业大学、山东大学等毕业博士，使团队的师资得到了补充和完善；在提高师资队伍的工程实践能力方面，通过指派青年教师到产学研合作单位进行实践锻炼，完善了团队成员的知识与能力结构，使团队成员及时地了解自己所从事专业目前的生产、技术、工艺、设备现状和发展趋势；在科研和教学相结合方面，团队教师积极进行了科研项目的申报和研发，通过科研课题的研究，积累了先进的学科前沿技术，并将科研成果引入到课程教学中，通过科研实践与理论讲授相结合，保证课程的教学质量。
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user: 7. 改革效果 经过一系列的改革实践，机械设计课程群在创新教学体系、先进教学手段、一体化课程设计、创新实验、课程群教学团队等方面都形成了特色，有力促进了创新型人才的培养，满足了“新工科”对机械设计课程群工程人才培养的要求。特别是CDIO项目教学法的应用，取得了较好的效果，学生普遍反映，通过CDIO项目训练，能够提高实践动手能力和创新设计能力，并拓宽了视野和产生了学习兴趣。《机械原理》成功入选山东省一流课程，机械设计课程群所属的机械设计制造及其自动化专业也被评为国家级一流专业建设点。同时，在人才培养质量方面，学生工程应用和创新能力不断增强，参加国家大学生创新训练计划项目60余项，获得“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛”、“全国大学生机械创新设计大赛”等在内的国家级竞赛奖励27项，省部级科技竞赛奖励120余项。以上成果都反映出对机械设计课程群教学改革的探索和实践是较为成功的。
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user: 摘 要 土地利用/覆被变化(LUCC)不仅通过直接改变地表特性，而且通过进一步改变地表–大气相互作用过程来影响区域气候。城市用地扩张作为LUCC在人口聚集区的一种典型情况，对水文气象关键变量大气湿度产生强烈影响。本文利用站点观测数据，对1965~2017年长江中游城市群大气湿度指标进行趋势分析，发现该区域存在明显城市干岛(UDI)效应，具体表现为相对湿度和水汽压差变化速率最高分别达到每十年−1.977%及0.588 hPa。在2001~2017年城市用地加速扩张时，进一步结合遥感数据分析，发现大气湿度指标与蒸散发间以及蒸散发与叶面积指数间均存在显著正相关关系，这表明LUCC通过改变生态水文过程影响了区域大气湿度。此外，该区域气温出现显著上升的时间远早于大气湿度出现显著下降的时间，而近年来气温不再表现出明显变化。因此，我们推测当城市用地扩张到一定规模时才会出现UDI效应，并且在当前城市扩张后期阶段，城市化引起的LUCC对大气湿度的影响要大于其对气温的影响。 关键词 :土地利用，覆被变化，大气湿度，蒸散发，城市干岛，MODIS Copyright © 2020 by author(s) and Wuhan University. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 土地利用/覆被变化(LUCC)一方面通过直接改变地表性质(如反照率和粗糙度)，另一方面通过进一步改变地表–大气相互作用过程(如地表能量平衡和水循环)，对区域气候产生影响 [ 1 ]。城市用地扩张是人口聚集地区LUCC的一种典型情况，其显著特征是植被覆盖减少和不透水表面增加。城市化对气候产生的影响中最广为人知的是城市热岛(UHI)效应，即城市地区比其周边乡村地区更为温暖的现象。另一项近年来被越来越多关注到的影响是城市干岛(UDI)效应，即城市的大气湿度低于其周边乡村地区的现象。 UDI效应是人类活动改变、影响自然生态环境的结果，反过来它又密切影响着人类生活。以往研究发现，UDI可以通过减少城市云层覆盖，补偿人为气溶胶对向下长波辐射的影响，从而减轻城市化对城市变暖的影响 [ 2 ]。此外，UDI可以在UHI条件下改善人体热舒适性，因为在高温下人体对湿度变化比对温度变化更为敏感 [ 3 ]。然而，UDI还可以减慢水蒸汽达到饱和状态的速度，并延长空气中粉尘、烟雾和颗粒物的悬浮时间，从而导致空气的能见度降低和污染情况加重 [ 4 ]。 前人对于UDI效应的研究主要聚焦于其时空分布模式的分析 [ 5 ] [ 6 ]，而将UDI直接与以城市化为主的LUCC过程相联系，并通过分析生态水文学过程的变化来研究其背后形成机制是一种新的思路。城市用地扩张主要是以牺牲耕地和林地面积为代价，增加不透水地表面积，这导致了蒸散发(ET)的大量减少。ET通常被认为是大气湿度的主要来源，同时它还是一个关键的水文气象变量，可以唯一地将能量循环，水循环和碳循环联系在一起，并受到气候变化和LUCC的控制 [ 7 ]。ET的减少是导致UDI形成的重要因素，因此，将LUCC (即叶面积指数[LAI])与水文(即ET)和气象(即气温和大气湿度)的变化过程相联系是合理的，可以在生态水文过程和城市气候反馈过程的相互影响中更好地理解UDI效应 [ 8 ]。 本文分析了长江中游城市群大气湿度条件的变化和趋势，并在大气湿度指标和ET及ET和LAI之间进行了相关分析，以期解释城市快速扩张过程是如何通过改变生态水文学过程，从而对区域气候产生影响。相关结果可以为未来城市规划设计、缓解气候变化影响和维持可持续发展提供参考。
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user: 2. 研究数据及方法 2.1. 研究区域 本文研究区域为位于长江中游的国家级城市群(图1)，该区域土地面积达31.7万km 2 ，人口1.21亿，覆盖城市31个，其中核心城市为武汉、南昌和长沙。长江中游城市群以江汉平原、洞庭湖平原和鄱阳湖平原为主体，地处我国中南部，纬度位置较低，太阳辐射量大，同时位于亚热带季风区，冬季盛行偏北风，夏季盛行偏南风，风向相对稳定。 图1. 研究区域位置及气象站点、核心城市和乡村地区的分布 图2. (a) 研究区域1978~2017城市扩张过程及(b) 不透水表面占比的年时间序列曲线和线性趋势 由不透水表面面积表征的城市建成区表现出了明显的以核心城市为中心的扩张过程(图2a)。在1978年改革开放初期，长江中游城市群的不透水表面占比为0.055%，而到2017年达到2.413% (图2b)。不透水表面占比在2000年之前以每年0.03%的速度缓慢增加，而之后以每年0.11%的速度开始快速增加。不同速度的城市扩张过程很可能对区域气候造成不同程度和方面的影响。 2.2. 遥感及气象站点观测数据 改进的MOD16A2V006中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据集提供了2001~2017年时空分辨率分别为8天和500 m的实际蒸散发(ET)数据，可用于分析研究区域实际蒸散发的变化过程 [ 9 ]。从MOD15A2HV006数据集可以得到2001~2017年时空分辨率分别为8天和500 m的叶面积指数(LAI)数据，用于评估研究区域的植被覆盖变化 [ 10 ]。遥感数据反演得到的1978~2017年30 m分辨率的连续一致不透水表面数据可以用来反映研究区域的城市建成区的扩张过程和规模 [ 11 ]。 气象数据为从国家气象局获得的86个国家级气象站点(图1b) 1965~2017年的日气象数据，包括日平均相对湿度、日平均大气压、日最高和最低气温，这些数据用来计算大气湿度指标，即实际水汽压、比湿和水汽压差。计算得到的站点数据进一步利用普通克里金插值算法，插值成500 m分辨率的栅格数据，用于研究区域气候变化。 2.3. 大气湿度指标 基于不同研究目的，可选择不同湿度变量来反映大气湿度。为同时探究水蒸汽含量和大气湿润程度，本文选择四个湿度指标：相对湿度(RH)、比湿(q)、实际水汽压(e a )和水汽压差(VPD)。表征一定温度下湿空气中所能容纳的水汽分压强可以由以下公式算出 [ 12 ] ： e o ( T ) = 0.6108 exp [ 17.27 T T + 237.3 ] (1) 式中： e o ( T ) (kPa)指在气温T(℃)时的饱和水汽压。 日平均饱和水汽压(e s ， kPa)由日最高气温(T max ， ℃)时和日最低气温(T min ， ℃)时的饱和水汽压取平均得到： e s = e o ( T max ) + e o ( T min ) 2 (2) 实际水汽压(e a ， kPa)由日平均饱和水汽压(e s ， kPa)乘以日平均相对湿度(RH， %)得到： e a = e s × RH (3) 水汽压差(VPD， kPa)表征大气水分需求，定义为饱和水汽压和实际水汽压的差值： VPD = e s − e a (4) 比湿(q， g/g)是一定体积空气中水蒸汽质量与湿空气质量的比值： q = 0.622 e a p r e − 0.378 e a (5) 式中：pre(kPa)是大气压强。 2.4. 变化点识别与趋势分析 在分析站点数据时，首先利用非参数E-Divisive检验方法 [ 13 ]，确定核心城市气温和湿度的显著变化点。该方法通过分割分层估计算法，无须事先假设即可同时识别多变量观测序列的变化点的数量和位置。然后利用简单线性回归分析来检测区域栅格尺度大气湿度指标的变化趋势。线性拟合线的斜率代表趋势的方向和程度。进一步利用非参数Mann-Kendall (MK)检验来评估趋势的显著性 [ 14 ]。 2.5. 相关分析 在区域栅格尺度对RH和ET，q和ET，e a 和ET，VPD和ET，及ET和LAI间分别进行Pearson相关分析 [ 15 ]。根据相关系数r值和置信水平，本文中的相关关系分为三种：p < 0.1的显著正相关，p < 0.1的显著负相关以及p > 0.1的无显著相关关系。
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user: 3. 结果与讨论 本文首先对核心城市及其周边乡村地区的年平均相对湿度(RH)观测数据进行分析，以识别是否存在大气湿度的明显下降过程，即UDI效应。然后通过计算更多的湿度指标并将站点数据插值成栅格数据，进一步分析大气湿度变化的区域分布模式。最后结合站点和遥感观测数据对导致湿度变化的潜在机理进行研究和讨论。 3.1. UDI效应的识别 对研究区域核心城市及其周边乡村地区(图1b)的年平均RH和气温(TEM；图3)进行非参数多变化点分析的结果表明，在1995年前后，所有站点(无论是城市还是乡村站点)的TEM都存在一个p < 0.05的显著变化点。在变化点之前，TEM以较快的速度增长，而在变化点之后，TEM开始小幅度波动而没有明显上升或下降。这表明显著升温过程发生在2000年之前，即城市快速扩张阶段之前(图2)。核心城市与乡村地区同时期发生的升温过程表明，城市用地扩张可能不是造成气温升高的最主要因素。 核心城市的RH显著变化点(p < 0.05)几乎都出现在2000年以后，而乡村地区没有发现RH的显著变化点。这说明在城市扩张进入加速阶段后，核心城市的RH在2000年之后均出现了不同程度下降并在近些年有所回升，而乡村地区的RH则没有明显变化，因此研究区域存在UDI效应。由于TEM的显著变化早于RH，而且在2000年以后城市不透水表面快速扩张时RH才开始下降，而这时TEM却保持相对稳定，可以推断LUCC对大气湿度的影响要强于其对气温的影响。城市地区以大量不透水表面取代植被覆盖的LUCC，同时伴随其他影响因素(例如人为气溶胶和温室气体排放)，可能会导致地表辐射量减少，这首先主要通过降低潜热通量(即蒸散发)来平衡，然后才通过改变显热通量来平衡。因此，城市用地扩张引起的LUCC可能对蒸散发产生更大影响，从而对地表大气湿度产生影响，最终导致UDI效应的出现 [ 16 ]。 3.2. 区域UDI模式 研究区的区域RH变化趋势表明，在1965~2017年间，除西部边缘地区外，大多数地区都经历了不同程度的下降过程(图4a)。区域平均的RH下降达每十年0.646%。其中中西部和南昌东部地区的RH下降最为明显，最高达每十年1.977%。站点数据(图3)进一步显示，武汉的RH在1995年之后急剧下降，然后在2004年之后开始回升，在2010年之后几乎回到上世纪90年代水平。南昌和长沙的RH都在2005年前后开始显著下降，而在近几年有所回升。在周边的乡村地区，即南漳，庐山和南岳，RH几乎保持不变，没有发现明显的变化点或变化趋势(图3；表1)。其他三个湿度指标的区域趋势变化分布(图4b-d)略有不同，但总体上与RH相一致。q、e a 和VPD的最大变化率分别为每十年−0.139 g/kg、−0.248 hPa和0.588 hPa。 图3. 核心城市(图1b中双圆圈，图3中第一行)和乡村地区(图1b中十字圆圈，图3中第二行)的年平均相对湿度(蓝色实线)和气温(红色实线)，蓝色和红色虚线分别代表相对湿度和气温的变化点 图4. 研究区域年平均(a) 相对湿度、(b) 比湿、(c) 实际水汽压和(d) 水汽压差的线性趋势(1965~2017年) 3.3. UDI成因 ET是空气中水蒸汽的主要来源，其变化与地表大气湿度的变化密切相关。卫星遥感数据(图5)表明，在2001~2017年间，研究区北部地区的ET首先明显下降，而后在近些年有明显回升。南部地区的ET则表现出相对比较持续的下降过程，特别是在人类聚集区域。 研究区域湿度指标与ET之间的相关分析表明，在北部和东部地区，RH、q和e a 均与ET有显著正相关关系(p < 0.1；图6a-c)，而VPD与ET有显著负相关关系(p < 0.1；图6d)。在中部和中南部地区，仅q与e a 和ET有显著正相关关系(p < 0.1；图6b-c)，在RH/VPD和ET之间没有发现显著的相关性。因此，武汉、南昌及其周边地区的湿度下降趋势可以很好地通过ET下降来解释，而长沙相对不明显的湿度下降与ET变化没有很好的相关性。此外，武汉及其周边地区近年来绿化和水域面积的大量增加可能引起ET回升并减缓了UDI效应。 Table 1 Linear trends of humidity indicators in core cities and the surrounding areas during 1965~2017. The bold number indicates significant trends with p < 0.1. (RH: relative humidity， q: specific humidity， ea: actual vapor pressure， VPD: vapor pressure deficit RH (% per decade) q(g/kg per decade) e a (hPa per decade) VPD (hPa per decade) 武汉 −0.80424 0.066135 0.105611 0.345085 南昌 −1.14954 0.004586 0.009024 0.405115 长沙 −0.48624 0.093879 0.13618 0.211619 南漳 −0.27479 0.101103 0.143976 0.055813 庐山 −0.21516 0.140446 0.197131 0.061756 南岳 0.031285 0.140216 0.195 0.016289 表1. 核心城市及乡村地区湿度指标的线性趋势(1965~2017年)，加粗数字代表通过显著性p < 0.1的检验(RH：相对湿度，q：比湿，e a ：实际水汽压，VPD：水汽压差) 图5. 研究区域(a)~(i)年ET及(j)~(l)ET在2001~2009、2009~2017和2001~2017年间的变化 图6. (a) RH和ET，(b) q和ET，(c) e a 和ET及(d) VPD和ET的相关关系(2001~2017年)，红色和蓝色区域分别代表显著性水平p < 0.1的显著正相关和显著负相关，空白区域代表没有明显相关性 进一步对研究区域的LAI (图7)分析发现，在人类活动密集的北部、西南和东南地区，LAI的减少更为明显，但减少程度不同，并且在近些年植被覆盖有所恢复。同时，几乎所有地区的ET与LAI之间都存在显著的正相关关系(p < 0.1；图8)。这表明LUCC通过改变植被覆盖，极大地影响了相应的蒸散发过程，进而改变了空气中的水蒸汽含量，即大气湿度。 图7. 研究区域(a)~(i)年平均LAI及(j)~(l) LAI在2001~2009，2009~2017和2001~2017年间的变化 图8. ET和LAI间的相关关系(2001~2017年)，红色和蓝色区域分别代表显著性水平p < 0.1的显著正相关和显著负相关，空白区域代表没有明显相关性
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user: 4. 结论 本研究采用线性回归方法检测了1965~2017年长江中游城市群的湿度指标变化趋势，并通过非参数Mann-Kendall方法检验了趋势的显著性。结果表明该区域存在着以大气湿度降低和水汽压差增加为特征的城市干岛(UDI)效应。此外，在核心城市及其周边乡村站点进行的多变化点分析表明，核心城市的相对湿度显著变化点均在2000年以后，这与2000年以后的城市快速扩张过程相对应。为探讨LUCC对区域大气湿度产生影响的机制，在大气湿度指标与蒸散发之间以及蒸散发与叶面积指数之间进行了相关分析。结果发现，城市以牺牲植被覆盖为代价快速扩张不透水表面时，对区域大气湿度产生了巨大影响，具体表现为大气湿度随着由于植被覆盖减少导致的蒸散发的下降而下降，这表明城市扩张极大可能会通过改变生态水文学过程来影响区域气候。 此外，由于城市的扩张和连通性，UDI效应倾向于形成以核心城市为中心的干岛群，而不是孤立的干岛。我们推测当城市化发展到一定规模，即大量的植被被不透水表面所取代时才会出现UDI效应，并且由城市化引起的LUCC对大气湿度的影响可能大于其对气温的影响。因此，在城市加速扩张的后期阶段，UDI效应可能表现更为突出。考虑到未来城市将更加倾向于发展成为城市群，城市化对于区域气候，特别是对大气湿度的突出影响应引起更加广泛的关注，以应对气候变化和维持可持续发展的挑战。
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user: 摘 要 本文以1971~2014年延河干支流的枣园站、杏河站及延安站的年最小7d径流量数据为研究对象，分析了其径流序列的趋势变化及概率分布函数特征关系，得到了不同保证率下的枯季径流。结果显示延河流域杏河和延安水文站的年最小7d径流量序列表现为显著上升趋势，枣园站呈非显著上升趋势。从枯水分布特征上看，杏河站年最小7d径流量序列的最优分布为两参数对数正态分布(LN-2)，而枣园和延安站的最优拟合分布为P-III型，各站点对应的95%频率下的枯水径流分别为1.14万m 3 、1.08万m 3 和2.13万m 3 。 关键词 :枯水径流，最优分布，PPCC，趋势分析，延河流域 Copyright © 2020 by author(s) and Wuhan University. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 近年来，受气候变化和人类活动双重影响，世界上很多地区或流域都出现了水文情势异变的现象，如枯水流量持续走低，甚至断流事件等，而这些问题直接威胁了区域水资源保障，甚至是全球水安全 [ 1 ]。我国北方地区是气候变化与人类活动的典型耦合影响区，多地河流水文情势都发生了明显变化，河道流量锐减，甚至断流等现象频发，生态环境问题严重。黄土高原地处我国半湿润气候区向干旱半干旱气候区的过渡带，是最大的水土流失区，也是我国“一带一路”建设的主战区和生态文明建设的核心区，其枯季径流演变规律及水安全问题一直备受关注，相关领域的研究也成为了国内外学者追逐的热点。 延河是黄河中游的一级支流，也是陕北黄土丘陵沟壑区的重要水源，其地处中部黄土丘陵区，是黄土高原地区的一个代表性流域。相关研究成果表明，受气候变化、人类取用水活动以及黄土高原变绿的影响，延河的水文要素正在发生改变，径流量逐年减少。张小苗 [ 2 ] 和赵跃中 [ 3 ] 通过分析延河年径流量以及极端日流量等指标的趋势性、阶段性和周期变化，已论证了2010年之前延河的径流量、极端日流量及其发生天数确实已呈现出了显著的下降趋势，这可能对未来延河流域的水资源安全产生威胁，也对流域的水资源科学管理提出了挑战。 众所周知，在干旱缺水地区，河流枯水径流是水资源的重要组成部分，直接关系取水量的保证程度。因此，生产实践中，河流枯水径流的数量、质量等基本特征常作为工程规划设计、水资源科学分配与保护的重要依据 [ 4 ]。实际上，枯水期主要是指无雨水或融雪水补给河流的时期，亦指地表水补给中断，河川径流主要由地下水补给的时期。枯季径流通常指一年中地表水补给减少而主要由地下水补给时期的径流可用年最小流量、最小月径流量、7-day、10-day、15-day最小流量等来表征 [ 5 ]。枯水与洪水是水文学中的两个重要组成部分。就目前而言，无论是研究内容、方法以及研究深度等方面，枯水研究水平远低于洪水。而对于黄土高原区延河流域的枯水径流研究则更少。随着黄土高原区社会经济不断发展，人口与经济总量不断增加，水资源的供求矛盾也日益突出。加之在枯水季节河流径流量偏少，水质污染持续加重，人类过度开发利用枯水资源等不合理方式，常造成区域河流断流、地面下沉、海水入侵等一系列的环境问题。因此，研究河流枯水径流特征对黄土高原区尤为必要 [ 6 ]。 枯水径流研究的重要内容之一是枯水径流频率分析。其主要目的是采用概率分布来揭示枯水径流与发生频率之间的关系从而获得研究区域的设计枯水径流。通常情况下，是由经验频率建立长系列连续枯水实测资料的枯水径流频率曲线。但在实际中，实测枯水系列长度往往有限，故常采用不同的理论频率曲线来对实测资料进行拟合，并通过拟合优度检验选出最佳的理论曲线。常用的理论分布曲线有皮尔逊III型分布(P-III)、对数皮尔逊III型分布(LP-III)、三参数对数正态分布(LN-3)、两参数对数正态分布(LN-2)、耿贝尔分布(EV-I)、截尾正态分布(TN)等分布 [ 2 ] [ 3 ]。针对某一流域，在枯水频率分析中，概率点据相关系数(PPCC)检验法广泛应用于寻求最适宜于描述该流域枯水径流概率分布的线型。 鉴于此，本文拟基于延河流域杏河站、枣园站和延安站年最小7d径流量数据，探索各站年最小7d径流量概率分布的最优拟合，确定最适合延河流域各站的分布函数，计算枯水期不同频率下的特征值，以期为缓解流域水资源供需矛盾，提升区域水资源安全水平提供技术支持。
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user: 2. 研究区概况与数据来源 延河也称延水，是黄河的一级支流，延安市第二大河流，也常被称作中国革命母亲河(图1)。其发源白于山附近，由西北向东南流动，最终注入黄河。河流全长286.9 km，流域面积7725 km 2 。流域地势西北高，东南低，水系结构呈树枝状，多年平均径流量为2.89亿m 3 ，多年平均输沙量为4150万t [ 7 ]。延河径流年内分配不均匀，主要集中于夏季(6~9月)，冬季径流最少。延河流域属中温带大陆性半干旱季风气候，年平均气温8.8℃，年平均降水量505 mm [ 8 ]。 延安站位于延河上游干流，控制流域面积3188 km 2 ，多年平均径流量1.21 × 10 8 m 3 ，多年平均输沙量2929万t。杏河站位于延河一级支流杏子河上，控制流域面积461.5 km 2 ，多年平均径流量0.20 × 10 8 m 3 。枣园站位于延河一级西川河上，控制流域面积713.2 km 2 ，多年平均径流量0.22 × 10 8 m 3 。本文选取延河流域杏河、枣园及延安水文站1971~2014年最小7d径流量数据开展枯水特征分析与频率计算。三个水文站的实测日径流数据来源于黄河水利委员会印制的水文数据年鉴。 图1. 延河流域图及水文站点分布情况