人工智能技术能否提高地面气温预报的精度——记AI Challenger 2018全球天气预报挑战赛

2018年8月,北京城市气象研究院与创新工场等公司联合举办了“天气预报”竞赛（WFC）——这是一项面向全球的人工智能（AI）挑战赛,旨在通过发挥AI技术的优势提高天气预报水平。全球有超过1000支队伍参加本次WFC竞赛,约250支队伍完成了实时天气预报赛程。最终,决赛排名前5的队伍获得了奖励。竞赛结果表明:多AI模型集合方法显著提高了2 m气温、2 m相对湿度和10 m风速的预报水平。与北京城市气象研究院在业务中应用的相似集合预报方法相比,基于时间序列分析、梯度提升树、深度概率预测等AI模型构建的集合预报方法,显著提升了2 m气温预报的准确率,前2名队伍在决赛期间的预报准确率分别提升24.2%和17.0%。同时,合理的数据处理技术和AI模型集合框架对预报效果的提升具有重要的作用。      

“影像宁夏——政务服务系统”的实现

随着＂全国第二次土地调查＂＂数字国土＂等一系列重大项目的开展,各类国土资源调查、评价海量数据急剧增加,为深入贯彻落实国务院、宁夏回族自治区政府关于加强测绘工作的指导意见,建设了＂影像宁夏——政务服务系统＂（以下简称＂影像宁夏＂）。该系统是宁夏具有权威性、统一的基础地理信息公共平台,有力地推进了基础测绘成果更加广泛地服务于信息化建设和经济社会发展。文章详细介绍了＂影像宁夏＂的设计思路,主要系统的结构、技术架构以及系统的各项功能,并阐述了＂宁夏—政务服务系统＂的主要特点及应用范围。     

相似路径热带气旋“海棠”(0505)和“碧利斯”(0604)暴雨对比分析

一般认为相似路径台风的影响大致相似,但实际上相似路径台风的风雨分布尤其是暴雨分布往往有很大差异,因此,对相似路径热带气旋“海棠”(0505)和“碧利斯”(0604)暴雨成因的对比分析有助于加强台风暴雨发生机制的认识和预报。“海棠”(0505)和“碧利斯”(0604)逐日降水分布对比分析表明,两者登陆前降水分布类似,而登陆后降水分布差异比较大。利用NCEP/GFS 1 °×1 °分析资料对热带气旋登陆前后天气形势、水汽通量和水汽通量散度进行诊断分析,结果表明：“海棠”(0505)和“碧利斯”(0604)登陆前引起浙闽沿海地区大降水主要是热带气旋外围偏东气流和地形共同影响下形成。“海棠”登陆后,维持在浙江东部沿海东南风急流不断输送水汽到“海棠”倒槽内引起浙东南沿海强降水,深入内陆后,降水主要由“海棠”自身环流携带的水汽辐合引起的,降水比沿海地区明显减弱;而“碧利斯”登陆后,有明显的南海季风环流输送水汽并入热带气旋南侧环流,在其南侧形成偏南风急流,使南侧水汽输送得到明显加强,造成“碧利斯”南侧水汽通量辐合,北侧水汽通量辐散,南侧降水比北侧降水强很多;深入内陆后,“碧利斯”环流仍维持并引导北方槽后弱冷空气渗透到其西南侧,使南侧降水进一步增幅。本文还探讨了包括热带气旋外核在内区域平均垂直风切变和热带气旋强降水落区的关系,结果表明：“海棠”和“碧丽斯”大暴雨落区均对应于暴雨区区域平均垂直风切矢量左侧水汽通量散度负值区。“海棠”垂直风切变矢量平行于移动路径并指向移动路径后方是造成“海棠”强降水分布在其移动路径右侧的重要原因,“碧利斯”垂直风切变矢量平行于移动路径并指向移动路径前方是造成“碧利斯”强降水分布在其移动路径左侧的重要原因。因此,利用垂直风切结合水汽输送条件可以作热带气旋大暴雨落区预报可能是一种比较有效的方法。     

地球物理勘探方法在工程勘察中的综合应用

简要阐述了目前在铁路、公路等工程勘察中广泛应用的浅层折射地震层析及高密度电法两种物探勘探手段的工作方法原理。通过在新建兰新铁路勘察项目中的综合应用实例,说明只要在工作中选择合适的观测参数和解释方法,结合钻孔等相关地质资料,对相对较浅的地质构造、水文地质、小断裂构造及不良地质现象的分布、形态及规模等均可进行较为详细勘察。加上两种方法成果相互验证,不仅提高了勘察精度及可靠性,同时也为铁路、公路等建设施工提供了可靠依据。     

Bacterial productivity in the Prydz Bay and its adjacent waters, Antarctic

Bacterial productivity was measured using 3H-thymidine methods in the Prydz Bay and its adjacent waters in the Southern Ocean during the 16th National Antarctic Research Expedition of China (CHINARE). The results showed that bacterial productivity in our study areas ranged from 4.5 to 191 ngC·dm -3·h -1, with an average of 50.4 ngC·dm -3·h -1. These values were comparable to those reported for the Ross Sea. The mean ratio of bacterial productivity to primary productivity in our study areas was 41%. The general characteristics in the vertical profiles showed a subsurface maximum at most of the stations, which was also consistent with those observed in the other sea areas in the Southern Ocean. The spatial distribution of bacterial productivity and dissolved organic carbon in the surface waters showed that their variations were inversely correlative. The relationship among bacterial productivity, primary productivity and dissolved organic carbon suggested that bacterial productivity in the Prydz Bay and its adjacent water was influenced mostly by phytoplankton activities and the hydrologic conditions.     

南沙海域表层水中210Po/210Pb不平衡及其海洋学意义

对南沙海域表层水中溶解态(<0.45 mm)和颗粒态(>0.45 mm)²¹⁰Po和²¹⁰Pb进行了研究. 结果表明, 南沙海域表层水中溶解态和颗粒态²¹⁰Po平均比活度分别为0.61 Bq/m³(n = 24)和0.43 Bq/m³ (n = 23). 溶解态和颗粒态²¹⁰Pb 平均比活度分别为1.66 Bq/m³ (n = 24)和0.23 Bq/m³(n = 23). 颗粒态²¹⁰Pb比活度约占总²¹⁰Pb比活度的12%, 与开阔大洋相应值吻合; 而颗粒态²¹⁰Po占总²¹⁰Po的比例约40%, 明显高于开阔大洋和富营养海域. 根据稳态不可逆模型得到总²¹⁰Po和²¹⁰Pb的停留时间分别为0.82 和1.16 a. 清除过程中²¹⁰Po和²¹⁰Pb的平均分馏因子由清除速率常数法和固-液分配系数法计算分别为5.42和6.69, 揭示了²¹⁰Po和²¹⁰Pb从溶解相清除至颗粒相的过程中发生了明显的分馏. 进一步的研究证明了南沙海域²¹⁰Po和²¹⁰Pb的分馏主要由微生物控制, 与富营养海域的分馏机制不同: 在富营养海域, 浮游植物颗粒和粪粒充当²¹⁰Po和²¹⁰Pb清除和迁出过程的主要载体, ²¹⁰Po和²¹⁰Pb的分馏主要发生于浮游植物颗粒和粪粒对两核素的清除过程; 在寡营养南沙海域, 由于浮游植物颗粒和粪粒的相对贫乏, 使微生物对²¹⁰Po的清除作用相对突出, 并在此过程中使²¹⁰Po和²¹⁰Pb产生明显的分馏效应. 这与寡营养的马尾藻海的研究结果极为相似, 进一步证实寡营养海域和富营养海域²¹⁰Po生物地球化学行为和循环路径的差异. 这表明²¹⁰Po可能是研究与微生物有关的海洋学过程, 尤其是研究硫族元素(S, Se, Te和Po)生物地球化学循环的有用示踪剂.     

有关粉尘释放模型的应力分配模式存在问题的讨论

准确模拟粉尘释放通量对评价粉尘气溶胶的气候效应、沙漠化和沙尘暴防治具有重要意义。敏感性试验、室内和野外风洞实验表明被广泛使用的DPM（Dust Production Model）粉尘释放模型的2个应力分配模式——Marticorena模式和 Alfaro模式存在明显问题：由于目前空气动力学粗糙度模式还不能考虑粗糙元间隙率和粗糙元分布状况空气动力学粗糙度的影响，以空气动力学粗糙度为主要参数的Marticorena模式和 Alfaro模式还不能考虑粗糙元间隙率和粗糙元分布状况对应力分配的影响，而相关实验表明这些因素对应力分配存在显著影响；Marticorena模式和 Alfaro模式预测的应力分配系数和起动摩阻风速存在显著差异，目前实验结果还不能判断二者正确与否；Marticorena模式和 Alfaro模式预测的能够有效控制风蚀的应空气动力学粗糙度与实际观测相矛盾。针对上述问题提出了通过风洞实验改进当前应力分配模式的主要途径。     

Windows下二维气象绘图软件——客观分析诊断图形系统

客观分析诊断图形系统是一款操作界面友好的二维气象绘图软件，它运行于微软Windows操作系统下，具有多种数据接口，能够绘制等值线、流线、矢量、多种投影地图及不规则数据分布图等多种图形。客观分析诊断图形系统还能够对气象地面、探空数据进行客观分析诊断，并能根据用户所选择气压层、变量由客观分析诊断的结果绘制相应图形。     

运用228Ra-NO-3法测定南沙海域的新生产力

运用MnO2纤维富集-228Ac β计数法测定了南沙海域两个测站3个时间点水柱的228Ra比活度, 得其值介于0.38至 3.60 Bq(m-3. 发现228Ra的分布能满足稳态条件. 采用一维稳态模型, 以228Ra-NO-3法测得测站NS97-43, NS99-53(T1)和NS99-53(T2)的新生产力分别为4.4, 5.1和5.7 mmolC@m-2@d-1. 结合初级生产力的文献报道值, 计算得南沙海域的f比介于0.12～0.15.     

运用228Ra-NO-3法测定南沙海域的新生产力

运用MnO₂纤维富集-²²⁸Ac b计数法测定了南沙海域两个测站3个时间点水柱的²²⁸Ra比活度, 得其值介于0.38至 3.60 Bq×m^-3. 发现²²⁸Ra的分布能满足稳态条件. 采用一维稳态模型, 以²²⁸Ra-NO^- ₃法测得测站NS97-43, NS99-53(T₁)和NS99-53(T₂)的新生产力分别为4.4, 5.1和5.7 mmolC·m^-2·d^-1. 结合初级生产力的文献报道值, 计算得南沙海域的f比介于0.12~0.15.