波群作用于垂直桩柱的峰力统计性质

研究具有窄谱和Ｗｅｉｂｕｌｌ波高分布的波群对非线性桩柱系统作用力的统计性质。求得了桩桩的波浪峰力的各种特征值及其比值。指出这些数值不仅是阻力一惯性力参数ｂＨ的函数，也随着波群因子而变化。本文模式更具广泛性。文中给出了一系列计算图表，可从理论计算波群作用于桩柱的波浪峰力。     

计算非均匀地表通量的一种简化PDF及其应用

提出描述地表非均匀特性的简化概率密度函数（PDF），它可代替各种具体的PDF用于求解次网格尺度平均通量而不影响其精度，这种简化PDF可直接加入陆面过程模式方程组中进行陆－气通量交换的数值试验。它对非均匀地表陆面过程参数化具有一定的普适性。本文仅讨论了对称分布的简化计算（非对称分布另文讨论），列举了非均匀分布的观测事实，并以地表净红外辐射通量计算为例，详细验证了应用这种简化PDF的可行性和可靠性。     

相空间中划分大尺度异常雨型的初步研究

文中针对以往雨型研究中的不足 ,从动力学角度将相空间引入到大尺度异常雨型的划分 ,通过估计EOF相平面上的概率密度函数、并确定局部极大值区域来划分主要雨型。分析表明 ,新雨型不仅再现了传统的 3类雨型特征 ,还得到了其他分型 ,并且能够反映出异常降水分布的季节内低频变化 ;分别采用 10和 2 0d低通滤波数据划分的雨型形态比较接近 ,但其种类、持续性和季节内分布等特征存在一定差异 ;雨型的气候分布与季风雨带有一定对应关系 ,其形成与夏季风异常关系密切。通过对简单直观的二维相平面问题的探讨 ,不仅证实了在相空间中划分大尺度雨型的可行性 ,也为进一步在高维空间中讨论雨型问题提供了依据。     

震源机制对概率地震危险性分析的影响

提出了在概率地震危险性分析的扩展中引入有关震源参数的先验信息。特别是将破裂形式与理论修正系数一起考虑应用于衰减定律。通过与实测资料、修正或未修正的衰减定律以及包括破裂方式参数的衰减定律结果的比较，评定了这一修正的有效性。地震危险性分析的概率特性得到保存，将描述与每个震源区有关的最可能的震源机制二维概率密度函数引入经典的危险性分析公式。这一新的表述方法也可用于离散分析的框架中。因此，根据离散分析设计的地震就以震源机制为特征。本文给出了在意大利亚平宁半岛南部运用的实例。与这一地区正断层作用的地震活动相比较，分析结果强调了在地震危险性分析中走滑事件的重要意义。     

高斯白噪声作用下刚性滑移结构稳态响应的概率密度函数

利用能量包线随机平均法，导出了库伦滑动摩擦刚性结构在高斯白噪声地面作用下响应的稳态联合概率密度函数的解析解，它与文献[2]的等效非线性系统法所得之解完全相同。与蒙特卡洛模拟结果对比表明，当库伦阻尼较小时，该解析解能够满意地预测研究系统响应的概率分布。     

祁连山浅山区草地生态系统点尺度土壤水分动态随机模拟

土壤水分动态随机模拟研究是定量理解植被对水分胁迫响应、土壤养分循环的水文控制、植物水分竞争等生态系统动态的关键, 已成为生态水文学的研究热点. 利用2002~2005年生长季土壤湿度连续监测数据及1994~2006年日降水资料, 结合Laio土壤水分动态随机模型与蒙特卡罗(Monte-Carlo)方法, 研究了祁连山浅山区草地生态系统点尺度生长季土壤水分动态与土壤湿度概率密度函数特征. 结果表明: 生长季土壤水分年际变化差异显著, 但无论是丰水年还是枯水年, 表层0~20 cm土壤湿度变异系数均基本保持在0.23左右, 土壤湿度变异系数最大值并不一定发生在表层. 2002~2006年生长季植物根际层土壤湿度概率分布呈单峰状, 峰值出现在s=0.28处, 统计结果与Laio土壤水分动态随机模型模拟结果一致. 将长序列降水信息输入模型, 使用蒙特卡罗方法分析求解得到降水随机波动因素影响下的土壤湿度概率密度函数, 并与不考虑随机波动因素条件下的对比发现: 年际降水随机波动并没有导致土壤湿度概率密度函数出现双峰现象, 但峰的位置却发生了显著偏移, 峰的阔度明显减小, 相应的峰值明显增加.     

Joint probability density function of the stochastic responses of nonlinear structures

The joint probability density fimction （PDF） of different structural responses is a very important topic in the stochastic response analysis of nonlinear structures. In this paper, the probability density evolution method, which is successfully developed to capture the instantaneous PDF of an arbitrary single response of interest, is extended to evaluate the joint PDF of any two responses. A two-dimensional partial differential equation in terms of the joint PDF is established. The strategy of selecting representative points via the number theoretical method and sieved by a hyper-ellipsoid is outlined. A two-dimensional difference scheme is developed. The free vibration of an SDOF system is examined to verify the proposed method, and a flame structure exhibiting hysteresis subjected to stochastic ground motion is investigated. It is pointed out that the correlation of different responses results from the fact that randomness of different responses comes from the same set of basic random parameters involved. In other words, the essence of the probabilistic correlation is a physical correlation.     

基于Γ函数的暖季小时降水概率分布

我国暖季小时降水的气候概率分布特征分析是开展短时强降水概率预报的重要基础工作。本文使用1991—2009年5月1日至9月30日的小时降水资料,采用最大似然估计方法,对用于描述518个观测站点降水分布的Γ函数的形状参数α和尺度参数β进行了估算,对极端α和β分布情况下大于0.1 mm的暖季小时降水的概率密度分布状况及其累积概率密度分布函数进行了分析,并给出了多个站点基于Γ函数的超过给定阈值的降水累积概率的分布。结果表明:α和β之间的相关性高达0.975,其分布与我国的地势分布有很大的关系。Γ分布可以很好地描述小时降水的分布状况,模拟得到的结果具有更好的连续性,揭示了实况降水中不能观测到的极端降水发生的可能性;华南沿海和海南西北部为最容易出现短时强降水的区域,在有降水的情况下,其小时雨量超过10、20和30 mm的累积概率分别达到了8.0%、2.0%和0.7%,另一个常出现极端降水的区域为鲁苏皖交界处,这是强对流预报中值得注意的区域;95%累积概率密度对应的小时降水阈值分布显示,自西北向东南,极端小时降水的阈值不断增大;α与站点海拔高度之间具有很好的指数相关性,其相关系数达到了0.709,表明地形对我国暖季小时降水量的分布具有重要的影响。     

Ensemble retrieval of atmospheric temperature profiles from AIRS

ABSTRACT Satellite-based observations provide great opportunities for improving weather forecasting. Physical retrieval of atmo spheric profiles from satellite observations is sensitive to the uncertainty of the first guess and other factors. In order to improve the accuracy of the physical retrieval, an ensemble methodology was developed with an emphasis on perturbing the first guess. In the methodology, a normal probability density function （PDF） is used to select the optimal profile from the ensemble retrievals. The ensemble retrieval algorithm contains four steps： （1） regression retrieval for original first guess; （2） perturbation of the original first guess to generate new first guesses （ensemble first guesses）; （3） using the ensemble first guesses and nonlinear iterative physical retrieval to generate ensemble physical results; and （4） the final optimal profile is selected from the ensemble physical results by using PDE Temperature eigenvectors （EVs） were used to generate the pertur- bation and generate the ensemble first guess. Compared with the regular temperature profile retrievals from the Atmospheric InfraRed Sounder （AIRS）, the ensemble retrievals RMSE of temperature profiles selected by the PDF was reduced between 150 and 320 hPa and below 400 hPa, with a maximum improvement of 0.3 K at 400 hPa. The bias was also reduced in many layers, with a maximum improvement of 0.69 K at 460 hPa. The combined optimal （CombOpt） profile and a mean optimal （MeanOpt） profile of all ensemble physical results were improved below 150 hPa. The MeanOpt profile was better than the CombOpt profile, and was regarded as the final optimal （FinOpt） profile. This study lays the foundation for improving temperature retrievals from hyper-spectral infrared radiance measurements.     

降水气候强迫下非均匀地表区域平均径流的一种参数化方案

将任一中尺度区域的平均瞬间径流率考虑为区域平均降水量和地表土壤层水分渗透垦的余项.根据降水量在地理空间上分布的实测资料拟合其空间概率密度函数(PDF),并结合土壤入渗物理过程的数学描述及其经验公式,精确估计出地表土壤渗透率及其空间分布,由此建立区域地表径流率的统计-动力学估计方案.换言之,区域内地表产流率可视为区域平均降水量与区域平均的土壤下渗量之差值,而区域内土壤的平均下渗量又町分为非饱和区和饱和区两部分的下渗量来分别计算.就陆面水分循环的物理过程而言,地表入渗现象是在一定的下垫面特性基础上,由一定的水分供应源而形成的.根据大气降水向地表层输送水分的物理过程,在满足植被表层覆盖需水(截流水)和地表层土壤人渗水基础上,多余的降水量才会形成地表径流.凶此,推求地表产流率的主要关键在于地表土壤层需水量.为此奉文根据土壤水分通量方程推导出水分入渗公式.又从描述土壤水分和降水的空间PDF出发,推导出非均匀土壤含水量及降水气候强迫所形成的次网格尺度区域平均径流率计算公式.利用长江三角洲地区1996年降水量和土壤特性等实测资料建立区域平均地表径流率的估计公式,并对其影响凶素进行敏感性试验.结果表明,该方法与用Mosaic方法计算的区域径流率(或产流率)结果十分接近.由此可见,该文提出的降水气候强迫下非均匀地表区域平均径流的这种统计-动力参数化方案,具有相当的可靠性与可行性.