一个ENSO多模式集合预报系统介绍

厄尔尼诺-南方涛动(El Ni?o and Southern Oscillation,简称ENSO)是短期气候预测的主要可预报性来源.为提高ENSO的预报水平,我们构建了一个包含5个动力耦合模式的多模式集合预报系统,其中各个模式具有不同的复杂程度、参数化方案、分辨率、初始化和集合扰动生成方案,以尽可能全面地考虑各种不确定性对预报结果的影响.回报试验结果表明:多模式集合的预报效果明显好于任何一个单一模式,其显著降低了均方根误差,并提高了异常相关性技巧.该多模式集合的预报效果可以比肩甚至优于同期北美多模式比较计划中的ENSO多模式集合预报技巧.此外,多模式集合预报能够削弱“春季预报障碍”的影响,提供更为可靠的概率预报.实时预报能够提前六个月准确地捕捉到近期连续两年的拉尼娜事件,并且该系统从2022年4月开始的预报也显示出连续三年拉尼娜事件的可能性.总体来说,这一多模式集合预报系统能够提供比任何模式成员更加准确的确定性预报和概率预报.这些改进主要得益于:一方面不同模式之间的优势互补增加了可预报信息,另一方面该系统集合成员规模较大有助于更为合理地刻画预报不确定性的分布.     

广西防城港海域沉积物粒度时空变化特征及沉积速率

为了解防城港海域沉积演化规律,对防城港近岸海域垂直海岸线方向上的5个柱状沉积物进行粒度分析和²¹⁰Pb同位素测年,分别得到5个柱状样的粒度参数变化特征、沉积物类型,同时计算沉积速率并结合防城港地貌及人类活动分析了物质来源、沉积动力及沉积速率影响因素。结果表明：柱状样FC13Z、FC16Z及FC12Z在深度60 cm以上层位的粒度参数变化范围相对较小,表明其所处的沉积环境相对较稳定,柱状样FC14Z、FC15Z及FC12Z在深度60 cm以下层位的粒度参数变化范围相对较大,表明其所处的沉积环境相对波动;沉积物分选性较差-差,偏态属于近对称-正偏,峰态很平坦;研究区柱状沉积物可分为砂质粉砂、粉砂、砂质泥、泥质砂、含砾泥质砂、含砾泥和泥7种类型;由近岸到前缘沉积物以砂为主逐渐过渡为以泥为主,沉积速率呈现出逐渐降低的趋势;沉积物来源主要为河流输入及沿岸侵蚀物,沉积动力主要来自于潮流和近岸流系;沉积速率受潮流影响较大。研究结果可为防城港近岸海域沉积环境与地貌演变研究提供参考依据。     

3套资料中西北太平洋热带气旋活动特征的比较分析

本文使用中国气象局、美国联合台风预警中心和日本气象厅的3套热带气旋最佳路径资料(CMA资料、JTWC资料和RSMC资料)分析了1951—2016年西北太平洋热带气旋活动特征。3套资料反映的结果如下:热带气旋主要发生在10°N—25°N范围内,且1980年前其位置点在纬度上有南移的变化趋势,1980年后则相反;移速主要分布在2~6 m/s区间,在25°N左右移速明显加快,1980年前移速呈显著减小趋势;最大持续风速主要分布在10~15 m/s区间,1980年前最大持续风速有减小趋势;在风速较大的区域热带气旋最大风速半径较小,2001—2016年热带气旋和台风最大风速半径每年分别减小0.46 km和0.54 km。CMA和RSMC资料的结果高度一致,而JTWC资料结果与它们都存在一定的差异。热带气旋位置点频数和强度的变化受资料间差异的影响较大,而其位置及移速的变化则受影响较小。     

中国土地利用空间格局刻画方法研究

土地利用空间格局研究是土地利用/覆盖变化（LUCC）理论和实践的基础,对土地利用空间格局进行有效刻画有利于国土资源空间优化,提升土地利用规划和管理水平。由于土地利用空间格局的研究范畴尚不明晰,目前土地利用空间格局的研究对形状、斑块分布和结构等方面关注较少,缺乏对不同土地利用类型间相互关系的研究;同时,格局指标繁多且存在较大的相关性,如何建立指标与土地利用空间格局的对应关系值得进一步研究。本文在深刻理解土地利用空间格局内涵的基础上,将面积、形状和斑块分布总结为土地利用几何特征,将结构和多样性总结为土地利用类型特征,建立了土地利用空间格局刻画指标体系,利用模糊C均值聚类分析,明确了指标与空间格局间的对应关系。结果表明,中国土地利用几何特征可以划分为简单大斑块型、复杂大斑块型、复杂小斑块型、简单小斑块型和散布型五种,不同的几何特征反映了不同土地利用类型的面积、形状和斑块分布的特点,体现了区域土地利用类型的组合关系。2010年中国土地利用共存在61种不同的结构,但主要的结构类型仅有14种,结构特征具有明显的空间聚集性,体现了不同土地利用类型的空间分异性。中国土地利用多样性以3~5类为主,占比达66.69%,其特征总体上呈现“东北、东南高,西北低”的态势。该研究丰富了土地利用空间格局研究的理论体系,填补了中国土地利用整体空间格局刻画的空白。     

山地叶面积指数反演理论、方法与研究进展

叶面积指数LAI（Leaf Area Index）是表征叶片疏密程度和冠层结构特征的重要植被参数,在气候变化、作物生长模型以及碳、水循环研究中发挥着重要作用。遥感是获取区域及全球尺度LAI的一个重要手段,当前LAI产品主要基于遥感数据反演得到,但是多数LAI产品算法并未考虑地形特征的影响,导致山地LAI遥感反演精度不确定性大。提高山地LAI遥感反演精度亟需考虑地形因子对冠层反射率的影响,其中山地冠层反射率模型和遥感数据地形校正是提升山地LAI遥感反演精度的关键。本文围绕山地LAI遥感反演理论与方法,综合分析了国内外山地冠层反射率模型和地形校正模型的研究进展,总结了目前山地LAI遥感反演存在的问题,并讨论了未来研究的发展趋势。     

作为体积目标的舰船辐射噪声建模

舰船辐射噪声是由舰船上机械运转和舰船运动产生并辐射到水中的噪声,是水下目标探测系统对运动舰船进行探测、识别的基础,亦是扫雷装备需重构的重要物理场信息,具有重要的理论和应用价值。 基于舰船辐射噪声的来源和时频空域特点,将作为体积目标的舰船辐射噪声源简化为 3 个主要噪声辐射源,建立了“三亮点” 的体积目标辐射噪声模型,在保留目标主要特征的基础上,简化了重构算法的复杂性,提高了模型的实用性,可以为实验室目标探测、识别研究和扫雷装备提供较为逼真的目标数据来源。     

基于遥感监测的北京市 城市空间扩展格局与形态特征分析

基于1990年、2002年、2013年的遥感影像、基础地理信息数据,开展北京城区边界信息提取,从城市扩展过程、空间形态、扩展类型、空间结构演变4个方面对北京市城区空间演进过程进行分析。结果表明:1990—2013年北京市辖区城区面积扩展了559.20 km~2,2013年的城区面积是1990年的2.29倍,城区面积扩展明显;北京市城市空间扩展具有显著的阶段性,1990—2002年、2002—2013年两个时段的城市扩展面积及速率均呈显著增加趋势,前期以中心城区外围的"片状"扩展为主,后期以内部填充的集约式扩展为主。     

1971-2015年世界铁矿石资源供需与流动格局及其演变

本文研究了1971—2015年世界铁矿石供需与流动格局的时空变化,结果显示：① 世界铁矿石年产量期末比期初增加了12.26亿t,年均增长2.17%;1992年以前,欧洲曾是世界铁矿石的消费重心,但随后亚洲后来居上。② 研究期内世界铁矿石输出量年均增长达3.7%,大洋洲和南美洲成为铁矿石的主要输出地,2015年占世界的比重分别达53.73%和26.23%;本世纪以来铁矿石输入量最大的是中国、日本和韩国,2015年分别占世界总量的65.07%、8.94%和5%。③ 基于“场”理论,采用位势、“源”、“汇”、迹线等概念审视全球铁矿石流场的基本特征和流场成因,发现世界铁矿石流动的“位势”北半球较低,而南半球较高;亚洲、欧洲是主要的汇流场,大洋洲、南美洲是主要的源流场。本文研究揭示了近半个世纪以来世界铁矿石资源的流动状态及其演变过程,对于我国科学地制定产业政策具有重要价值。     

海洋表层沉积物中金属镉的来源解析

利用2015年8月份对长江口及其邻近海域表层沉积物的监测数据,基于主成分分析/绝对主成分分数(PCA/APCS)受体模型定量解析了重金属元素镉(Cd)的可能来源,并结合地统计学插值了Cd的源贡献量的空间分布状况,结果表明沉积物中镉污染主要存在3个可能来源,源头及贡献率分别为工业污染(18.8%)、陆地径流输入(66.0%)、生物活动等自然因素(13.6%),并且各个源头贡献量具有不同的空间分布状况,其中工业污染的高值区主要集中在靠近陆地区域,陆地径流输入的分布呈现由近岸向外海逐减降低的特征,生物活动等自然因素的高值区主要集中在远离陆地的外海区域。     

电解法处理船舶压载水的杀菌性能及机理研究

船舶压载水携带的微生物对目的海域的污染问题亟待解决。采用电解法,以渤海湾的海水为处理对象,以炭纤维材料为阴极,分别以碳棒、碳板和炭纤维为阳极,首先考察了施电2.00 V下3种阳极炭材料对应的杀菌效果,进而重点考查了碳板为阳极材料时施加不同槽压下的杀菌性能,并对其杀菌机理进行初步分析。结果表明,3种阳极材料对应的杀菌效果先后顺序为碳棒碳板炭纤维,各自的杀菌效果均较为明显,施电18 min时碳板对应的灭活率可达100%;以碳板为阳极时,施加槽压越高杀菌效果越显著,本研究范围内以1.81 V为佳,施电18 min时灭活率在99%以上;不同槽压下体系中氯离子浓度和p H都随时间整体呈减小趋势,一定程度上可用于解释杀菌作用过程。研究结果可为电解法处理船舶压载水提供参考和借鉴。