二氧化碳柱浓度的卫星反演试验及地基验证

基于最优估计理论,采用LBLRTM和VLIDORT辐射传输模式以及包含Line Mixing效应的aer_v_3.2数据库,构建了一套短波红外高光谱卫星反演XCO2的算法.利用该算法试验了Line Mixing效应对卫星反演结果的影响,对GOSAT卫星观测光谱数据进行了系统性试验反演,并利用选取的TCCON站点一年中的匹配观测资料进行了地面验证,同时与GOSAT卫星官方L2B产品进行了比对.试验表明,忽略Line Mixing将系统性低估约0.25%的CO2柱浓度.在气溶胶光学厚度小于0.3的大气条件下,本文反演算法反演结果与GOSAT官方数据产品精度接近,与地基观测值相差小于1%,而高浓度气溶胶背景下卫星反演CO2浓度的有效方法仍有待于突破.     

一种改进的贝叶斯反演算法

贝叶斯反演方法是一种以贝叶斯理论为基础的不确定性反演方法,该方法除了以寻找最优解为目标外同时还能对反演结果进行评价分析,因此在地球物理反演领域中占据重要地位.然而传统的贝叶斯反演算法约束能力一般,存在精度不高的问题.本文为了进一步提高该反演算法的精度,分别从初始反演阻抗模型、先验概率分布以及似然函数三个方面对算法进行了改进,改进点主要包括对初始反演阻抗模型中的随机噪声成分进行butterworth滤波处理使构建的初始阻抗与真实阻抗更加接近从而降低反演的难度,对先验概率分布进行多方法综合处理从而有效避免了单一方法约束能力的不足,对似然函数则引入反演残差与子波的互相关函数将其扩展为一个向量从而可以使其针对每个点进行约束.通过以上改进在一定程度上提高了贝叶斯反演算法的约束能力,并利用改进后的算法进行单道记录反演试算,直观对比分析了反演阻抗与实际阻抗的匹配程度,同时引入误差项加以验证,结果表明改进算法能够在一定程度上提高反演的精度.最后,本文通过抗噪性分析检验了改进算法的稳定性和适用性.     

基于水体反射光谱和组分浓度的固有光学特性反演算法

吸收系数和后向散射系数是水体的固有光学特性参数,在探测水体中各组分浓度的过程中起着至关重要的作用.但通常组分固有光学特性的测定是一个操作复杂且费时费力的过程.提出了一种利用已知组分浓度和相应的反射光谱的水体样本来推定水体中各组分的吸收和后向散射系数的算法,并利用生物光学模型产生的模拟光谱数据对算法的合理性进行了验证.结果表明,在理想的实验条件下(反射光谱满足机理模型,且选取的训练样本相互独立),可以高精度地反演出各组分的固有光学特性,从而证实了本算法在理论卜的合理性.     

基于VIIRS数据的中国东部气溶胶光学厚度反演算法改进

VⅡRS（Visible Infrared Imaging Radiometer Suite）作为MODIS（The MODerate resolution Imaging Spectroradiometer）的后继传感器,可在全球范围内实现对气溶胶的连续时空监测.卫星反演的气溶胶光学厚度（Aerosol Optical Depth,AOD）是研究地球能量收支平衡、气候效应和空气质量的重要大气参数.但在中国重污染天气情况下,现有的VⅡRS陆地气溶胶产品存在一定不足.因此,本研究改进云识别方法,优化像元筛选,约束气溶胶类型选择,实现重污染情况下AOD的反演.基于地基AERONET（AErosol RObotic NETwork）的验证结果表明,相比NOAA（National Oceanic and Atmospheric Administration）产品,改进后的反演结果克服了反演值偏低的问题,且表现出更好的相关性,RMSE从0.236下降到0.219.为验证在重污染条件下改进算法的适用性和准确性,本文对比了两种污染条件下的反演结果（0.6 < AOD_AERONET < 1和AOD_AERONET > 1）.统计结果表明,在较重污染天气条件下（AOD_AERONET>1）,相比NOAA的AOD产品,本文结果的反演率从32.3%提升为68.8%,回归分析的斜率提高为0.80,相关系数达到0.76,均方根误差为0.307,在增加反演量的同时保证了反演的精度.

     

筒仓与地基相互作用对支承柱端弯矩的影响

对钢筋混凝土柱承式筒仓动力时程分析表明,场地类别对支承柱端弯矩的变化有重要影响,在软弱场地上柱顶弯矩绝对值大于柱底弯矩绝对值;整体性较好的基础可以明显改善支承柱的受力,支承柱合理增设赘余杆也可以改善柱顶受力;文中提出了柱端弯矩增大系数及取值,以考虑地基与结构的相互作用.     

大气CO2浓度变化与生物群系气候异常之间的关联分析

自工业革命以来全球化石燃料燃烧释放到大气中的CO2持续升高,但大气中CO2的增长速率却并没有相应地增加。造成这种差异的原因,尤其是造成大气CO2浓度年际变化的驱动因素以及其空间位置,目前还存在很大的争议。基于全球气候数据及相关的遥感数据,对1986-1995年大气CO2浓度增长速率（CGR）与生物群系气候异常之间的关联进行了分析。结果表明：常绿阔叶林、C4森林草地、C4草地以及针叶林与林地这4种生物群系是主要的气候异常敏感区域,其碳源,碳汇的年际变化影响着大气CO2浓度的增长速率。虽然这些影响在特征和数量上存在差异,但它们有时也会对大气CO2浓度增长速率表现出共同的作用。如厄尔尼诺年（1987年）大气CO2浓度的增长速率非常大,而造成这种现象的原因是热带生物群系（常绿阔叶林、C4森林草地、C4草地）对于厄尔尼诺年温度变化的响应。     

地幔柱与岩石圈相互作用过程中熔融问题的数值模拟

地幔柱是最可能形成大火成岩省的原因之一,同时地幔柱与岩石圈的相互作用也极大的影响着岩石圈的构造演化.本文主要集中研究地幔柱与岩石圈相互作用过程中熔融相关的问题.利用开源程序Ellipsis3D,基于质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程和岩石流变本构关系,以及不同的熔融损耗关系,通过有限元数值方法模拟得到地幔柱与岩石圈相互作用过程中熔融程度的动态变化.数值模拟结果显示,地幔柱与岩石圈相互作用的熔融相关过程分为三个阶段：地幔柱的初融阶段,地幔柱自身熔融占主导,减压熔融为主因;地幔柱与岩石圈的纵向作用阶段,岩石圈地幔开始熔融,地幔柱以减压熔融为主,岩石圈地幔以升温熔融为主;地幔柱的横向展平阶段,随着地幔柱的扩展岩石圈地幔熔融范围增加,以升温熔融为主,地幔柱自身熔融程度减小.最后基于数值模拟结果及现场资料对峨嵋山大火成岩省地幔柱的发展演化以及峨眉山大火成岩省的形成进行了讨论.

     

波动方程反问题与广义RADON变换反演的一种关系

本文把波动方程反问题与广义Radon 变换的反演相联系。在假定弱散射条件下,把波动方程反问题转化成广义Radon 变换的反演问题,即如何从一系列关于目标函数在某类子流形上的积分值,去求出目标函数.这种转化提供了一种研究波动方程反问题的途径。