人工智能技术在数值天气预报中的应用

当前,人工智能迎来第3次发展浪潮并在多个领域大数据分析中取得巨大成功,这为人工智能技术与数值天气预报结合提供了契机.已有大量研究尝试将人工智能技术用于数值天气预报的初值生成、预报和产品应用过程中,涉及观测资料预处理、资料同化、模式积分、后处理以及高性能计算,通过误差估计、参数估计和局部代理等手段使预报结果,得到改进且计...     

基于地基遥感设备构建遥感探空廓线

利用天津地基遥感(风廓线雷达和微波辐射计)数据及地面自动气象站数据构建地基遥感探空廓线系统(简称遥感探空廓线), 旨在弥补常规探空层结信息时空密度不足, 对2020—2021年5—9月遥感探空廓线反演结果进行模式检验, 并从中选取10次强对流过程进行个例效果评估。结果表明:反演数据与欧洲中期天气预报中心再分析数据(ERA5)比湿的平均绝对偏差为1.06 g·kg-1, 对流有效位能相关系数为0.84(达到0.01显著性水平)。10次强对流过程中强对流发生前临近时次常规探空对流有效位能平均值为322 J·kg-1, 遥感探空廓线具有分钟级时间分辨率, 能高时效性地跟踪大气状态的演变趋势, 对流发生前8 h内对流有效位能平均峰值为1451.88 J·kg-1, 与常规探空相比具备明显对流指征。研究表明:遥感探空廓线能动态描述热动力参数的配置及对流潜势的发展与释放过程, 有利于提高短时临近预报的精细化水平。     

干扰对BDS信号频域及调制域的影响评估

北斗卫星导航系统（BDS）极易受到空中或地面干扰的影响,信号质量因此发生改变,导航性能大大降低.评估干扰对BDS信号质量的影响,可以为干扰监测技术奠定基础.借助矢量信号源发出不同类型的干扰信号,通过时频分析设备获取其信号特性,并将干扰叠加到由高增益天线接收到的实际BDS信号中,对叠加数据进行离线处理,从频域及调制域两方面分析信号质量.结果表明:空间环境的干扰恶化了BDS信号,不同类型的干扰对信号质量影响程度不同,功率谱及星座图处理结果可作为分析干扰环境中BDS信号质量的基本依据.      

我国海洋水库建设研究与思考

随着我国经济与人口重心向沿海地区的快速转移,水资源成为制约沿海地区经济发展的重要因素。为解决日益紧迫的淡水问题,我国采取包括海洋水库在内的诸多措施。文章简述海洋水库的概念与分类,回顾海洋水库的修建历程,并对海洋水库修建的关键性问题进行探讨。研究结果表明:综合对比地下水开采、内陆水库、海水淡化、污水回用、跨流域调水和海洋水库等水资源管理方式,加之考虑沿海地区水资源的分布特征,海洋水库在沿海地区具有良好的技术可行性、环境持续性以及明显的社会经济效益;海洋水库的建设有利于沿海水资源的充分利用,是解决沿海地区淡水危机的重要措施和实现"陆海统筹"的关键技术,有利于"山顶到海洋"全过程的监控、管理和开发;结合海洋水库的修建现状和发展趋势,提出海洋水库建设的思考与建议。     

辽河口湿地碳、氮、磷空间分布及季节动态特征

以2008年10月和2009年5月2次对辽河口湿地野外调查获取的数据为基础,研究了辽河口湿地生源要素碳、氮和磷的时空分布特征、湿地植被对营养元素的累积及对土壤营养元素氮、磷分布的影响.结果表明:辽河口湿地表层土壤有机碳5月和10月含量分别在0.62～13.17 mg/g和11.06～40.74 mg/g之间,10月盐化草甸土和滨海沼泽盐土有机碳含量较高,5月4种类型土壤有机碳含量无明显差异;全氮5月和10月含量分别在0.80～3.43 mg/g和0.77～2.90mg/g之间,盐化草甸土和滨海沼泽盐土表层土壤氮含量相对较高,滨海潮滩盐土最低;无机氮(NH4+-N和NO3--N)含量较低,且以铵态氮为主,5月略高于10月含量;全磷含量均在0.36～0.66 mg/g之间,无显著季节差异.碳、氮和磷的垂直剖面分布特征表明,土壤表层有机碳、全氮、无机氮和全磷含量明显高于各底层,以芦苇为主要植被的盐化草甸土各剖面的营养元素含量高于以翅碱蓬为主的滨海潮滩盐土含量.5月芦苇对氮磷的积累量高于10月,且氮磷含量在芦苇地上器官的分布趋势为叶>茎>穗.植被的生长对湿地土壤中生源要素碳、氮和磷含量的季节变化有重要影响,其对营养元素氮、磷的累积降低了表层土壤中氮、磷的储量.     

茅尾海入海河口池塘养殖污染状况遥感调查

针对广西茅尾海入海河口池塘养殖污染问题,本文利用无人机多光谱遥感影像和实测水质数据,建立了反映水体营养状态的叶绿素a (Chl-a)、化学需氧量(COD)、悬浮物(SS)、总氮(TN)、总磷(TP)5种水质参数,反演光谱特征及遥感反演模型,并利用湖泊综合营养指数法对水体富营养化状态进行评价。研究结果表明:①Chl-a与蓝、近红外波段相关性显著,COD与红、红边波段相关性显著,SS与红边波段相关性显著,TN与近红外波段相关性显著,TP与蓝、绿波段相关性显著;②在建立的几种水质参数反演模型中,二次多项式函数反演模型综合效果最佳;③池塘养殖区水体富营养指数多集中在60～80,属于中度和重度富营养化程度,且近岸水体富营养化程度大多低于远岸。     

利用无人机数码影像进行密植型果园单木分割

单木树冠提取对果树健康状态、营养成分、产量预测具有重要意义。无人机获取的高分辨率遥感影像作为低成本、低风险的数据源,为准确估计棵数、描绘树木冠层轮廓提供了新的技术手段。以往关于单木冠层轮廓提取的研究大多集中在森林或稀疏果园,以局部最大值滤波结果作为基于标记分水岭算法的种子点,该方法在密植型果园的表现并不理想。提出了一种适用于密植型果园、以区域型种子块作为标记的分水岭算法,通过最大似然法提取果树冠层生成冠层数字表面模型,利用高斯滤波结合形态学开运算及自适应阈值分割方法生成区域型种子块,并执行基于种子块标记的分水岭算法,实现密植型果园单木分割。实例研究结果表明,总体棵数查全率为95.22%,查准率为99.09%,得到单木轮廓提取总体准确率为93.45%,总体欠分割误差为5.87%,总体过分割误差为0.90%。与局部最大值种子点提取结果对比,总体准确度提高18.66%,精细树冠轮廓提取精度提高17.75%,可为地形平缓地区密植型果园单棵果树树冠提取提供参考。     

桩基下岩溶顶板稳定性有限元阶段分析

为了研究桩基下伏溶洞顶板的稳定性以及破坏模式,利用有限元软件DIANA进行阶段分析,模拟地基土体在溶洞不断扩大过程中渐进塑性变形及位移场特性,并以无溶洞时地基极限承载力为标准设置5个不同桩端载荷等级,对比分析荷载等级和溶洞发育对于围岩稳定性的耦合影响,并总结出溶洞发育过程中顶板的破坏模式和机理。得出如下结论:溶洞发育和桩端荷载等级均存在临界安全值。在荷载等级较小时,溶洞对地基起主要影响作用,溶洞不断发育使塑性应变沿桩基下方斜向下不断扩展。当荷载等级较大时,相同发育阶段溶洞顶板塑性应变显著增大,即使溶洞发育处于安全阶段,也可能使临界安全阶段提前,发生破坏。数值模拟较好地反应实际中溶洞随时间不断扩大演化过程中围岩的受力特点,对于岩溶顶板稳定性研究具有重要参考价值。     

基于PCR和TOF-MS海洋源产脂肽芽孢杆菌筛选

【目的】准确高效分离红树林等海洋环境中产脂肽芽孢杆菌。【方法】将前期从红树林环境筛出具有抗菌活性的12株芽孢菌株作为研究菌株,采用溶血活性及排油作用对其中的可能产脂肽菌株进行初步筛选,并基于脂肽合成酶基因PCR扩增法对脂肽合成酶基因携带菌复筛,采用飞行时间质谱(TOF-MS)对所产脂肽进行鉴定。【结果】初步发现6株芽孢杆菌具有溶血活性,其中HY-5、HY-4和HN-9这3株具有排油能力,油层透明圈的直径分别为45、32和3 mm。PCR扩增检测到HY-5含有iturin、surfactin和bacillomycin D合成酶基因,HY-4含有iturin、surfactin合成酶基因,HN-9含有iturin合成酶基因。TOF-MS检测到HY-5和HY-4的发酵液含surfactin、iturin和bacillomycin 3种脂肽,HN-9的发酵液只含iturin。【结论】基于PCR与TOF-MS为核心的级联技术,建立一种海洋源脂肽产生菌快速筛选以及脂肽谱快速鉴定的方法,解决海洋源芽孢杆菌在常规培养基难合成脂肽造成的漏筛情况。     

塔河油田奥陶系碳酸盐岩储层流体包裹体研究

本文在充分收集整理前人研究资料和成果的基础上,以流体包裹体技术方法为主要研究手段,展开对塔河油田流体包裹体研究,结果表明:所研究储层流体包裹体主要分为H2O包裹体、有机质包裹体、有机质-H2O包裹体3类;塔河油田奥陶系储层经历过5期热流体活动;得出3个盐度值;流体密度变化范围从0.90～1.15g/cm3;系统阐述了塔河油田奥陶系碳酸盐岩流体包裹体在成岩环境、高温热水作用、低温多旋回、油气成熟度及油气充注等多方面的应用。