基于多尺度特征深度学习的短临降水预报

雷达回波外推是短临降水预报的一种重要方法。针对雷达回波外推中随着外推时间的增加而出现回波演变信息丢失这一问题,本文提出一种多尺度特征融合的深度学习短临降水预报模型(以下简称为MSF2)。首先,采用多尺度的卷积核对网络的浅层信息进行特征提取,弥补单一特征检测带来的不足。其次,将不同维度的特征信息进行拼接及通道混洗,进一步增强特征图通道之间的信息流通和信息表达能力。最后,将特征图中的多尺度信息进行融合,从而有效保留不同尺度的特征信息。利用华南雷达回波拼图资料数据,在3种不同降水强度（5 mm/h、10 mm/h和25 mm/h）下进行降水预报研究,并与光流法和ConvLSTM两种主流算法进行了对比。结果显示,在3种不同降水强度条件下,MSF2在所有评价指标（命中率POD、临界成功指数CSI、误报率FAR）中表现最优,这表明引入多尺度机制能改善模型的特征提取能力。相比于目前主流的光流法和ConvLSTM,本文提出的模型对于短临降水预报具有较好的适用性和较高的预报精度,而且实现了业务化运行。     

“20.6”华南西部前汛期极端持续性暴雨特征与成因分析

2020年5月底至6月上旬广西出现了12天的严重致灾持续性暴雨过程,由于其形成的极端复杂性,有必要进行深度剖析,揭示其特征和成因。利用欧洲中期天气预报中心（EC）ERA5 0.25°×0.25°逐小时再分析及实况资料,对该次过程进行了多尺度综合分析。中期天气预报：（1）该次过程具有强降雨持续时间长、范围广、强度强、累积雨量大、多地24 h雨量破历史记录及灾情特别重等特点。（2）该次过程发生在中高纬度环流、副热带高压、孟加拉湾低槽、低空急流及南亚高压有利配置的环流背景下。南亚高压过渡层与副热带高压不形成稳定对峙,中高纬经向型环流重建向纬向型环流转换,冷空气影响华南地区具有波动式特点,造成冷锋、静止锋及暖区交替影响,从而形成局地性、区域性及全省性暴雨交替,具有与以往持续性暴雨明显不同的特点。（3）大气聚积较大能量,锋面和暖区暴雨前聚积巨大能量,能量聚积及有效释放与最大小时降雨量成正相关。低层大气高温高湿且整层大气湿层深厚及较小的CIN和较低的TCL＿P有利于能量的积聚和对流触发,暖区和静止锋暴雨具有更易于触发的环境条件。能量、动力及水汽辐合的极端性造成了降雨极端性。（4）锋面暴雨由地面中尺...     

考洲洋海域水质季节变化及评价方法初步研究

文章于2018年1月（冬季）、4月（春季）、7月（夏季）、10月（秋季）对我国考洲洋海域海水中的溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、无机氮（DIN）、活性磷酸盐（DIP）4个主要海水水质因子进行了综合调查。结果表明,4个水质因子DIP、DIN、COD、DO的平均浓度由高到低的季节变化分别为：冬季（0.058 mg/L）、春季（0.046 mg/L）、夏季（0.009 mg/L）、秋季（0.006 mg/L）;冬季（0.465 mg/L）、春季（0.171 mg/L）、夏季（0.064 mg/L）、秋季（0.040 mg/L）;夏季（1.57 mg/L）、冬季（1.26 mg/L）、秋季（1.22 mg/L）、春季（0.89 mg/L）;冬季（11.70 mg/L）、夏季（7.41 mg/L）、秋季（7.36 mg/L）、春季（7.18 mg/L）。评价结果显示,春季和冬季主要超标因子为DIP和DIN,夏季超标因子为DIP,秋季水质因子均满足要求。同时,本研究利用单因子标准指数法、富营养化指数法和有机污染评价指数法对考洲洋地区水质状况进行评价并对其进行初步比较和分析,结果表明,3种方法在季节性变化上的评价结果基本一致（由高到低均为:冬季、春季、夏季、秋季）,然而,同一季节不同评价方法的超标站位比例不同（单因子指数法:冬季占100%,春季占80%,夏季占10%,秋季则无;富营养化指数法:冬季占90%,春季占70%,夏季和秋季均为无;有机污染指数评价法:冬季和春季均占80%,夏季和秋季均为无）,比较分析表明,3种评价方法具有不同的评价作用和适用性。     

《湖泊科学》生物工作十年─回顾与前瞻

光阴荏苒,转眼迎来《湖泊科学》问世十年之庆．十年中,《湖泊科学》由出生而逐步成长,目前虽未臻成熟,但已是五官端正,具备了自家面目,受到了广大读者的普遍欢迎,更于近年跻身中国科学院优秀期刊之列,表明工作有成,可喜可贺．成绩的取得,首先应感谢广大科技工作者踊跃慧赐稿件,为刊物输送丰富的营养,成为《湖泊科学》赖以生存的“衣食父母”;成绩也与编辑部同仁的努力难分难割,作为杂志的“保育员”,他们竭尽全力,夙兴夜寐,保证并提高了《湖泊科学》出版的周期和质量．总之,《湖泊科学》是大家共同努力的产物．十年的时间…     

湖泊沉积物中微量金属二次迁移过程中微生物作用的实验研究

蓄积在湖泊沉积物中污染物质某些情况下可以成为威胁上覆水体水质安全的二次污染源．根据贵州省阿哈湖季节性缺氧的特性,通过控制氧化还原状况,设计了对该湖沉积物-水柱的原样／抑菌条件的培养实验．实验发现,微生物活动对界面附近氧化还原反应具有控制作用;改变水体的含氧状况可以显著影响上覆水体水质,包括表观性状和水体中污染物含量．聚类分析结果表明,早期成岩过程中Mn,Ga,SO4 2-,Cu,Cr,Pb和Co,Ni,Fe,Sc,V,Rb两大类分别具有相似的地球化学行为．根据实验结果,计算了厌氧培养过程中,微量元素的最大释放量,发现铁、锰在厌氧过程中可以大量向水体释放．     

无锡五里湖环境综合整治对旅游价值的影响评估

条件价值法是目前环境经济价值货币化评估中最为广泛应用的方法.以无锡市五里湖环境综合整治为例,在对条件价值法回顾总结的基础上,通过对受益周边地区居民及外地游客的面对面直接问卷调查,对周边旅游环境的改善所带来的旅游支付意愿及影响因素进行了评估和分析,结果表明:(1)游客对五里湖综合整治后总的支付意愿为2.49亿元/年,比整治前多0.68亿元/年,占当地旅游总收入的1.49%;(2)游客的支付意愿与其收入成正比,与其年龄也基本为正相关关系,而与其受教育程度的关系比较复杂;(3)游客对五里湖景区满意度表现最差的是娱乐设施,其次是购物、住宿的便利性和水面的表观形象,表现最好的是空气质量和其安静的氛围.本文最后对本次采用的调查方法与国内外广泛应用的双边界二分式CVM进行了有益的对比和讨论,并对环境综合整治为当地带来的经济和社会绩效提出了期望,以期为其相应的政策措施的制定和环境资源资本的运作及管理提供理论依据.     

山东夏季气温年际变化形成的气候特征

为研究本地区短期气候预测方法,利用山东80个代表站夏季平均气温、降水量资料和NCEP／NCAR月平均再分析资料(1961～2001年),分析了夏季平均气温年际变化的气候特征、冷暖夏的环流形势及夏季风与气温的关系。结果表明：EOF第一模态几乎反映了整个温度场的时空变化特征;夏季气温标准化距平年际变化显著,有弱线性增温趋势;极端冷、暖夏大气环流形势差异明显,显著差异区在亚欧一北太平洋地区,冷夏年中高纬度欧亚大陆存在正欧亚一太平洋(EUP)型遥相关,东亚地区有负太平洋-日本(PJ)型波列,暖夏年反之。东亚夏季风强弱与山东夏季气温关系密切,强(弱)夏季风时,易造成山东暖(冷)夏;同期降水对气温有负反馈,对气温升高有一定的抑制作用。     

海底管道管跨段在内外流体作用下的竖向动力特性研究

根据在复杂的海洋环境条件下,管道的动力特性受到内外流体的综合作用影响,呈现与陆地管道不同的特点。研究了结构受到外界流体所产生的涡激作用,同时考虑管内恒定流的影响,利用有限元方法对海底管道管跨段竖向振动的微分方程进行求解。在此基础上得出了管跨段在不同外流流速情况下,内流流速与结构动力响应幅值的关系及其对管跨段振动频率的影响,并进一步探讨了管跨失稳时的极限管内流速与跨长的关系,这些结论对于海底管道设计具有一定实际指导意义。     

黄海夏季典型站位的底边界层动物

2002年8月25~26日,在黄海夏季冷水团区域内的抛锚站位(35°22′N,121°59′E),使用柱状界面采样器进行了昼夜连续取样,对底边界层动物的种类组成与昼夜丰度变化进行了研究,以获得对黄海底边界层动物的初步认识。共记录底边界层动物21种,隶属18科、19属。超底栖动物和中型浮游动物是黄海夏季底边界层动物的2个重要类群,主要种类有尖额真猛水蚤(Euterpina acutifrons)、挪威小毛猛水蚤(Microsetella norvegica)、异厚盖钩虾(Synchelidium miraculum)、双刺纺缍水蚤(Acartia bifilosa)和小拟哲水蚤(Paracalanus parvus),其丰度皆有明显的昼夜波动现象。以桡足类无节幼体为代表的小型浮游动物也是底边界层动物中不容忽视的类群之一。采集到5个黄海区的新记录物种:美丽猛水蚤(Nitocrasp.)、跛足猛水蚤(Mesochrasp.)、咸水剑水蚤(Halicyclopssp.)、掌刺梭剑水蚤(Lubbockia squillimana)和异厚盖钩虾(Synchelidi-um miraculum),显示出底边界层动物种类组成的特殊性。     

斜轴式望远镜动力学建模与鲁棒控制

斜轴式望远镜是一种新颖的望远镜结构, 其独特的结构设计更适合南极等极端气候环境, 但目前国内外缺乏针对斜轴式望远镜详细的动力学建模与控制研究. 提出一套斜轴式望远镜动力学建模与鲁棒控制方法, 首先, 对斜轴式望远镜进行了动力学分析, 采用拉格朗日法建立望远镜2自由度刚体模型; 接着, 结合望远镜驱动系统的柔性和所受干扰, 完成了斜轴式望远镜的干扰情况下刚柔耦合系统数学模型的推导; 然后, 针对抗干扰问题, 根据所建数学模型, 设计了基于干扰观测器的滑模控制器, 对于所受干扰进行抑制, 实现了斜轴式望远镜的鲁棒控制; 最后, 仿真结果显示, 在考虑模型的非线性外部干扰的情况下, 相比于传统的比例-积分-微分控制器, 基于干扰观测器的滑模控制器使得系统具有更好的动态性能和抗干扰特性.