GRAPES-GEPS全球集合预报系统湿奇异向量的时空尺度敏感性研究

湿奇异向量（Moist Singular Vectors,简称MSVs）是包含了湿物理切线性过程计算得到的奇异向量。研究MSVs对最优化时间间隔（optimization time interval,简称OTI）及模式水平分辨率的敏感性对提高集合预报效果至关重要。本文基于中国气象局数值预报中心自主研发的全球/区域同化和预报系统（Global/Regional Assimilation and Prediction System,简称GRAPES）——全球集合预报系统（Global ensemble prediction system,简称GEPS）业务版本研究了4组不同时空尺度（不同OTI和水平分辨率）下的MSVs,从能量模、能量谱、空间剖面等方面分析热带外MSVs特征,并从等压面变量评分、降水评分、降水概率预报等方面评估不同初值的集合预报效果。结果表明:提高MSVs水平分辨率可使其扰动具有较大的增长率,缩短OTI后MSVs能量向上传播的趋势更明显,并可以在中尺度范围产生较大SVs扰动。不同OTI下初始MSVs相似性较低,结构差异较大。从集合预报的结果来看,OTI为24 h试验的集合扰动能量增长较大,集合离散度在预报的0～96 h有明显提升,特别是2 m温度,且近地面要素的outlier评分也有明显改进。进一步分析发现,提高水平分辨率和缩短OTI的MSVs能够提高降水概率预报,而降水评分显示,同一水平分辨率下,OTI越短评分越好,但是提高MSVs的水平分辨率并不一定会提升小雨到中雨量级的降水评分。     

基于改进RRT*算法的城市低空路径规划方法研究

随着无人机监测、巡查和测绘等低空技术得到广泛应用,低空长距离空中路径规划成为低空航空器应用面临的一个挑战。而传统快速扩展随机树（Rapidly-Exploring Random Trees/RRT）及其改进算法在大范围长距离低空三维空间下面临计算效率慢的问题,对此,本文提出一种带有R树空间索引的双向启发式RRT*算法,该算法在双向RRT*算法基础上为随机采样过程设置了启发函数,使得在面对狭小城市障碍物之间空隙时,能够避免局部最小值情况的出现。在此基础上为城市障碍物建立R树空间索引,减少了海量障碍物情况下碰撞检测的时间,提高了低空长距离空中路径规划效率。此外,为了得到更加符合无人机运动规律的路径,提高算法的实用性,在采样过程中设置转弯阈值控制转弯角度,并且对规划结果路径使用3次B-spline函数进行路径平滑。最后在武汉市三维城市场景中,利用武汉市建筑物数据进行了实验,实验证明相比已有算法,本文提出的带有R树空间索引的双向启发式RRT*算法相比较RRT算法和双向RRT*算法在500 m、 2000 m、 10 000 m不同距离下规划时间均降低了90%以上;采样次数相比RRT算法在不同距离下分别降低了51.6%、75%、86.7%,相比双向RRT*算法在不同距离下分别降低了20%、24.7%、57.3%;转弯次数相比RRT算法在不同距离下分别降低了77.3%、73.5%、78.3%,相比双向RRT*算法在不同距离下分别降低了37.5%、30.8%、16.8%;同时带有R树空间索引的双向启发式RRT*算法得到的结果路径长度相比其他2种算法也有缩短。该算法应用于低空长距离空中路径规划能够有效提高计算效率,降低规划时间,减少采样次数,缩短结果路径,减少转弯次数,丰富无人机的应用场景。     

2021年漾濞MW6.1地震同震形变提取与断层源模型反演研究

基于D-InSAR技术,收集Sentinel-1卫星升、降轨及精密轨道数据,结合外部DEM,成功提取2021-05-21云南省大理州漾濞县M_W6.1地震的同震形变场。结果显示,升轨卫星视线向最大形变量级约为6.0 cm,降轨卫星视线向最大形变量级约为7.9 cm。以升、降轨InSAR观测结果为约束,对漾濞地震的断层几何参数及滑动分布进行联合反演发现,此次地震的最优发震断层走向为136.6°、倾角为83.1°,断层破裂主要集中在地下2~12 km深度处,最大滑动量约为0.45 m,位于地下7 km深度处,断层在近地表未出现大面积显著滑移现象,表明此次地震未破裂至地表。     

农村居民点空间布局及优化分析——以重庆市合川区狮滩镇聂家村为例

农村居民点空间布局的优化是土地利用总体规划的重要内容,对统筹城乡发展具有重要意义。运用空间分析技术和景观指数方法,以合川区狮滩镇聂家村为研究对象,对村域内农村居民点分布特征及其影响因素进行了分析,并在Arc GIS平台下,进行定量与定性分析,确定农村居民点适宜区域,并进一步优化其空间格局。该研究可为新农村建设、村规划及土地利用总体规划农村居民点优化选址提供参考和借鉴。     

山西五台山东腰庄金矿绿泥石成因矿物学研究

绿泥石作为常见的变质和热液蚀变矿物,其成分特征能够反映流体的物理化学条件,为其成因和有关的成矿条件提供重要信息。山西五台山东腰庄金矿位于新太古代五台山绿岩带,具有不同成因的多期绿泥石化现象,分别有前寒武纪区域变质作用有关的绿泥石(简称C1)、变质作用晚期热液矿化蚀变的绿泥石(变形的硫化物-(电气石)石英脉中;C2)和主成矿(矿体热液脉中;C3)等3期绿泥石。对不同期次绿泥石的成因矿物学研究显示,C1为镁质绿泥石,C2和C3为铁质绿泥石。相对C2而言,C3的Al含量相对升高。从早到晚,绿泥石形成温度分别为348～464℃(平均398℃),288～490℃(平均380℃)和145～259℃(平均215℃)。C2和C3的lgf(O_2)分别为-32.28～-24.76(平均-28.91),-50.37～-35.71(平均-42.07),对应的lgf(S_2)为-10.24～-6.28(平均-8.49)和-19.26～-11.98(平均-15.23)。总体而言,东腰庄金矿围岩中的变质成因绿泥石(C1)相对富镁,而与早期矿化有关的热液绿泥石(C2)则相对富铁,形成于中温、高氧逸度(HM-NNO之间)的较氧化环境之中,而晚期与主成矿有关的热液绿泥石(C3)虽然也属于铁质绿泥石,但是其形成的温度和氧逸度(NNO-FMQ之间)等均有降低趋势。绿泥石的成分及物理化学性质在空间上表现出明显的差异性,其Fe/(Fe+Mg)从围岩至矿体呈升高趋势,而f(O_2)及f(S_2)值则呈现降低趋势,可以很好地指示成矿流体演化趋势和找矿。     

蓝晶石矿中氟钠镁铝硅铁钛钾钙元素的X射线荧光光谱分析

蓝晶石的分析通常采用碱熔体系,重量、容量、比色、原子吸收光谱法、离子选择电极法等多种分析手段进行单独测定,对含有刚玉、金红石矿物的难熔性蓝晶石样品,这种分析方法常因熔矿不完全而导致测定结果偏低,而且分析手续冗长,操作复杂,不能满足地质测试的需要。本文采用玻璃熔融法制样,建立了X射线荧光光谱法同时测定蓝晶石矿中F、Na、Mg、Al、Si、Fe、Ti等主量元素的分析方法。以不同矿种的标准物质和自制含多种矿物组分的蓝晶石管理样拟合校准曲线,对玻璃熔融法的稀释比、熔矿温度及对F元素的影响因素等测定条件进行优化,确定选择样品与四硼酸锂-偏硼酸锂混合熔剂的稀释比为1:10,在1050℃温度下实际样品熔矿完全,各元素的分析结果与化学分析法的测定值基本吻合。方法检出限小于0.05%,方法精密度(RSD, n=7)小于4.5%。本法操作简单,重现性好,准确可靠,解决了难熔样品的熔矿问题,同时也很好地解决了传统方法费时、耗材、不能同时测定多元素的问题。     

城市网络视角下华为手机全球价值链的建构与重构

探讨华为手机主导的全球价值链在后发赶超过程中的建构与重构,对于明晰发展中国家领先企业在全球价值链中所处的地位、价值捕捉及演进趋势具有重要意义。论文基于城市网络和全球价值链的研究视角,通过建立城市网络与价值链体系之间的映射关系,以“实体清单”正式生效日期为节点,系统整理断供前后华为手机供应商数据,借助总部—分支、社会网络分析等方法,揭示研发型(高端价值捕捉)、生产型(中端价值捕捉)和代工型(低端价值捕捉)城市网络的空间分布、网络结构和社群结构。结果表明：① 华为手机的生产组织模式具有典型“全球研发+国内生产/代工”特征,断供后高端价值供应商退出明显,核心零部件国产化替代趋势明显。② 断供后,深圳、上海和北京在城市网络中的影响力和控制力显著增强,在高、中、低端价值生产环节均占据核心地位,在研发型城市网络中尤为显著。③ 断供后,美国高端价值供应商所在城市的影响力大幅降低,以存储芯片和摄像头芯片为主的日韩供应商所在城市的影响力提升明显。④ 断供后,高、中、低端价值生产环节的网络集聚效应均有不同程度提升,推动华为价值链更加区域化。⑤ 断供前后,研发型城市社群变化最大;生产型城市社群数量规模适中,社区之间有明显的等级差异;代工型城市社群数量规模最小,社区内联系稀疏。“全球化布局”和“国产化替代”的组合战略是当前华为手机破解“卡脖子”问题的可行路径,也为后发国家高技术企业实现赶超提供经验借鉴。     

基于标准有效温度和不舒适指标研究南京热舒适状况

采用标准有效温度和不舒适指标,分析了南京市热舒适状况。以南京市2010年全年的逐时气温和相对湿度资料为基础,计算了2010年逐月每小时气温和相对湿度平均值。通过假定在均匀的环境条件下,遮阴的室内,伏案工作活动量为1.0 met,夏季服装热阻为0.6 clo,春、秋、冬季服装热阻为0.9 clo,室内风速约为0.125 m/s,计算出各月逐时标准有效温度和不舒适指标。结果表明,南京市的热舒适状况具有明显的季节变化和日变化特征。季节变化特征显示：夏冬两季热舒适度偏低,夏季平均标准有效温度和不舒适指标分别为27.6℃和0.7,人体感觉偏热;冬季平均标准有效温度和不舒适指标分别为9.4℃和-2.8,人体感觉偏冷;春秋两季热舒适度指数高,春季平均标准有效温度和不舒适指标分别为19.7℃和-0.8,秋季为17.2℃和-1.3,人体普遍感觉舒适,但舒适期持续时间短,全年约62天。就日变化特征而言,冬季白天人体热舒适度普遍高于夜间,夏季则相反。上述结果能够较好地反映南京市人体的普遍热舒适感,可为旅游、建筑、医疗、交通等相关行业和部门提供参考。     

LONG-TERM VARIATIONS OF FOG AND MIST IN MAINLAND CHINA DURING 1951-2005

Fog is an important indicator of weather. Long-term variations of fog and mist were studied by analyzing the meteorological data from 743 surface weather stations in mainland China during 1951-2005. In climatology, there are more foggy days in the southeast than in the northwest China and more in the winter half of the year than in the summer half. The decadal change of foggy days shows regional variation. Southwest China is the region with the most foggy days, and more than 20 foggy days occur in Sichuan Basin in one year. Persistent heavy fog usually appears in winter and spring over the North China Plain and Northeast China Plain. Misty days are much more frequent in the provinces south of the Yangtze River than in the regions north of it, and there is an obvious increase of misty days after the 1980s. Southwest China is the area with the most number of misty days, and more than 100 misty days occur in Sichuan Basin in a year.     

GRAPES区域集合预报系统对登陆台风预报的检验评估

针对2015年7—9月登陆中国大陆沿海的台风,利用GRAPES-REPS区域集合预报资料和集合统计诊断分析方法,对登陆台风的移动路径、时间、地点、强度和降水等进行检验评估,以期为预报员应用GRAPES登陆台风概率预报提供依据。检验结果表明,(1)集合平均移动路径要优于控制预报,集合预报各成员登陆地点存在20~340 km差异,但实况登陆地点均能落在集合成员登陆地点中。(2)对24 h和48 h登陆地点误差而言,集合平均较控制预报更接近实况。(3)随着预报时间的趋近,集合平均、控制预报和集合成员登陆地点距离误差逐渐缩小,登陆地点空间位置预报也没有明显的系统性误差。(4)集合成员对台风登陆时间预报偏早,平均提前2.3 h。(5)在强度预报中,尽管最低气压和近中心最大风速存在登陆前偏弱而登陆后偏强的趋势,但登陆点预报值区间包含了实况观测值,表明GRAPES-REPS集合预报能够较好展示多种可能信息。(6)不同量级降水AROC评分为0.56~0.76,具有预报参考价值;另外AROC评分的高低及台风暴雨落区的准确性与台风登陆点和登陆时间误差密切相关。可见,GRAPES-REPS区域集合预报可以在台风登陆地点、时间、强度和降水预报等方面提供更多的预报不确定性信息,有助于做出正确的预报决策。