改进模拟退火法在估计河流水质参数中的应用

将模拟退火法应用于求解分析河流水团示踪试验数据，确定河流水质参数的函数优化问题。针对标准SA算法收敛速度缓慢的弱点，采取了增加附加约束条件、设置内阈值提前降温和增加记忆功能等综合措施对算法进行了改进。算例表明，综合改进措施能够明显地提高算法收敛速度，并可以得到满意的参数计算结果。计算结果也表明，内循环次数不会对外循环次数产生明显的影响。由于算法对目标函数没有附加要求，而且算法的收敛性与待估参数的初值无关，因此，改进SA算法在分析河流水质试验数据、确定水质参数方面．将会具有非常广的应用范围。     

城市下垫面对西安地区一次强降水的影响

针对2015年8月3日发生在西安地区的一次强降水,首先利用WRF-3DVAR同化系统循环同化雷达反射率和径向风资料来减小模式初始场误差,以此增加基于模式预报结果分析研究的可信度,然后采用敏感试验手段探究有无城市下垫面对西安地区强对流性天气的影响。结果表明,同化雷达资料可以改善降水预报,其中10～25 mm降水TS (True Shooting)和ETS (Effective True Shooting)评分较未同化结果分别提高0. 188和0. 187,降水落区和强度与观测接近。有无城市下垫面的对比试验发现,有城市时,城区平均对流有效位能增大而对流抑制能减小,低层风速减小,城区上空假相当位温的垂直梯度变大,大气更加不稳定。城市下垫面使城区降水增强,若用农田代替城市下垫面会使降水落区向南漂移约0. 2个纬距。     

C波段雷达资料同化对GRAPES中尺度数值模式短临降水预报的影响

将C波段雷达资料用LAPS模式的云分析系统进行反演,并采用Nudging技术将反演得到的云微物理场引入GRAPES中尺度数值模式,结合1次强降水天气过程的模拟实验,研究了C波段雷达资料同化对GRAPES中尺度数值模式短临降水预报的影响。结果表明：①雷达资料同化能够改进中尺度模式的降水预报,模式前6 h的降水预报相关系数和不同等级降水TS评分都有提高,同时降水峰值提前了1 h,有助于缓解模式spin-up问题。②模式降水预报的改进效果主要由强降水贡献,最大改进效果集中在4~6 h。③同化雷达资料后25 mm以上强降水预报站数比更接近实况,落区偏差幅度更小,降水落区和强度向实况方向得到调整。④10 mm以下弱降水在吸收雷达资料后,站数比相较于控制预报,比实况增加更多,落区偏差幅度增大,存在预报过量的问题。弱降水预报过量主要集中在4~6 h,而前3 h对降水预报的改进有积极作用。     

不同生境梭梭对降水变化的生理响应及形态调节

以中亚荒漠关键种梭梭为研究对象,对比2006年生长季土壤水分状况和生长在沙土及黏土中梭梭对3个降水处理的生理响应与同化枝面积的累积变化,分析不同质地土壤生长的梭梭在生长季对降水变化的生理响应及其形态调节。结果表明,沙土中生长梭梭对降水响应明显,生长季同化枝水势较高,且不同降水处理下蒸腾速率和瞬时水分利用效率差异显著,同化枝形态调节幅度不大。黏土不利于降水入渗,梭梭同化枝水势、蒸腾速率和瞬时水分利用效率对降水变化的响应不敏感,同化枝面积和生长速率在不同降水处理间差异显著,同化枝脱落较早。生理响应与形态调节的综合研究表明,不同质地土壤生长的梭梭通过有效的同化枝形态调节保证了其在降水处理下稳定的光合碳同化作用。在全球气候变化的背景下,沙土更有利于梭梭的生长。     

古尔班通古特沙漠灌丛雾凇的生态水文学效应

对生长于古尔班通古特沙漠东南边缘的梭梭和白梭梭两种植物的小枝与灌丛雾凇量进行了观测, 并结合植被调查估算这两种植物对群落雾凇量的贡献量, 探讨群落雾凇量与气象要素之间的关系.研究结果表明: 在小枝水平上, 白梭梭雾凇量是梭梭的1.5倍, 但是在灌丛和群落尺度上, 梭梭却是白梭梭的1.5和3.6倍.小枝粗细及其生长位置、 灌丛形态结构和相对种群密度的差别共同造成两种植物雾淞量不同水平的差异.积雪、 低风速、 逆温和高湿是形成雾凇的最主要原因, 日最高气温(T_ma)与群落雾凇量(Rime)相关性最显著, 它与日最小比湿(q_mi)组成的二元线性方程可以解释Rime 98.50%的变异.在观测期, 当T_ma>-11.48 ℃时, Rime随T_ma的变化率较大, 当T_ma < -11.48 ℃时, Rime随T_ma的变化率较小, 前者是后者的3.59倍.总之, 雾凇能部分补偿雪面蒸发造成的积雪量减少, 间接地保护了浅薄的地表积雪, 是古尔班通古特沙漠冬季极重要的生态水文学过程.     

斜轴高斯投影在跨带物探长剖面测量中的应用

在高精度物探重力测量中,需要提供高精度的平面位置和高程。在物探长剖面测量中,对东西跨度较大的线路进行控制测量时,高斯-克吕格投影分带和高程引起的投影变形较大,不能满足长距离重力测量对精度的要求。基于高斯-克吕格投影的基本理论,采用斜轴变形椭球高斯投影方法,结合最小二乘法、坐标转换理论及椭球变换,将原始椭球构建斜轴变形椭球,可以减小高斯投影横坐标和高程投影变形的影响,避免高斯投影分带过多对应用的影响。以漠河—呼和浩特物探长剖面测地数据为例,利用GPS快速静态测量获得平面和高程位置,测点距离约1km,通过斜轴高斯投影进行投影,最大平面精度为67.87mm/km,最大高程精度为53.039mm/km,最大投影综合变形的中误差为88.51 mm/km,大大减小了投影变形,提高了地图投影精度。因此,该投影在跨度物探长剖面测量中的应用具有一定优势。     

基于多神经网络的动态权重集成温度预报订正研究

基于CMA-GD模式预报数据,利用多神经网络的动态权重集成方法,开展了贵州省温度预报订正研究,最终获得本地化温度预报订正产品。结果表明：(1) 在对历史数据检验评估的基础上,利用多种神经网络方法可有效降低模式系统误差,通过BP、BP_GA、WAVENN、GRNN、LSTM等神经网络订正,2020年贵州省0～72 h预报时效的温度平均绝对误差较模式降低0.01～0.17 ℃;(2) 考虑到不同神经网络订正结果的差异性,采用动态权重方案对订正结果进行优势集成可显著提升预报可靠性。经集成后的温度预报效果优于模式直接输出和各神经网络订正结果,2020年贵州省0～72 h预报时效的温度平均绝对误差较模式降低14.93%,预报准确率提升8.24%。此外,动态权重集成后的订正结果还表现出较好的稳定性。基于该方法形成的本地化客观预报订正产品可为提升贵州复杂地形下温度预报质量以及精细化预报服务水平提供参考依据。     

干旱区植物根际土壤养分状况的对比研究

利用根袋模拟实验方法,研究了古尔班通古特沙漠南缘5种常见植物梭梭(Haloxylon ammodendron)、白梭梭(Haloxylon persicum)、刺沙蓬(Salsola ruathenica)、骆驼蓬(Peganum harmala)和骆驼刺(Alhagi sparsifolia)的根际和非根际土壤的pH...     

云贵高原东北部一次罕见冰雹超级单体结构特征与发展分析

利用常规高空探测、分钟级自动气象站观测、雷达探测和ERA-Interim再分析资料,以及WRF数值模式模拟结果,对2020年5月4日发生在云贵高原东北部的罕见大冰雹(直径70 mm,突破目前贵州可查询的有气象记录以来的冰雹历史记录)过程进行综合分析,探讨了冰雹过程影响天气系统的三维结构特征和发展机制。结果表明,此次罕见大冰雹天气发生在高空槽前暖区,较高的CAPE和合适的湿球温度0℃层高度等有利的环境条件背景下;影响天气系统为中-γ尺度孤立对流系统的超级单体风暴,该风暴在多普勒天气雷达上表现为经典超级单体风暴特征,出现高达105 kg·m^-2垂直累积液态水含量(Vertically Integrated Liquid,VIL);地面辐合线的激发和小涡旋的发展是超级单体风暴形成的触发原因;近地面冷池是超级单体风暴发展和增强的主要促进因素。数值模拟的结果表明,超级单体到达羊桥上空迅速增强,上升运动超过15 m·s^-1,云内出现深厚的涡度对,正涡度带(最大值达4×10^-3 s^-1)同强上升运动相对应,冰雹增...     

随机搜索算法在确定河流水质参数中的应用

将两种随机搜索算法应用于识别瞬时投放示踪剂、一维流动的条件下的河流水质数学模型参数.分别编写了原始随机搜索和受控随机搜索两种算法的运算程序,采用不同待估水质参数的初始输入值进行了数值实验.结果表明:①两种搜索方式均可成功地应用于河流水质数学模型的参数识别问题;②待估参数的初始值输入范围对算法的收敛性几乎没有影响;③控制搜索方向对随机搜索速度有一定的改进,但改进作用并不明显.与其它算法相比,随机搜索算法具有原理非常简单、易于编程运算、搜索速度和搜索结果与参数初始输入值范围基本无关且基本不需要预先给定算法控制参数等优点.