灰色马尔可夫理论在地震预测方面的研究

以陕南地区汶川地震余震资料数据为实例,提出灰色马尔可夫模型对地震进行预测.利用传统的GM(1,1)模型对数据进行拟合和初步预测,运用马尔可夫模型的状态区间和状态转移矩阵对初步预测值进行修正,并对下一组地震数据进行预测.结果表明,模型预测精度高,预测值与实际值接近,可以作为今后地震预报的辅助手段.     

平流层臭氧均相光化学系统的非线性特性——对Cl_x和NO_x排放强度变化的响应

建立了一个描述平流层臭氧均相光化学过程的箱模式,详细地讨论了人类活动所产生的污染物奇氯(Cl_x)和奇氮(NO_x)对光化系统状态的影响.结果发现,系统的解在状态—参数空间中构成一个‘尖拐’突变流型;当奇氯的排放强度从当前值提高约30%,或者奇氮的排放强度从当前值减少约30%时,将触发突变过程,臭氧将以不连续方式从高状态跳到低状态,浓度将减少约50倍.     

江苏及邻区中强震的灰色马尔柯夫模型

为了探索新的地震灾变预测途径，探讨了集不同手段之长所构筑的一种新模式，其方法是在灰色模型（ＧＭ（１，１））的基础上划分多个与预测值平行的状态区间，考察下一步状态的转移概率，形成灰色马尔柯预测模型，将震级和时间等作为预测要素，通过模型给出了其变化的灰区间和是了大可能值，实例表明，由于灰色预测和马尔柯夫转换概率矩阵两者互补优势，形成的新模型优化了预测结果，作为新方法，灰色马尔柯夫模型值得深入研究。     

结直肠癌基因突变状态预测的影像学研究进展

随着临床医师对于结直肠癌（CRC）患者个性化诊疗策略的进一步需求,CRC患者在确诊或病变转移时进行突变基因谱检测显得尤为重要,通过非侵入性的影像学检查分析肿瘤生物学特性,对CRC患者的遗传信息进行有效预测已成为该领域的研究热点。本文围绕不同的影像学方法预测CRC基因突变状态的应用进行综述。     

粒子滤波非线性AVO反演方法

提出一种新的AVO非线性反演方法,即利用粒子滤波器来求解AVO非线性贝叶斯反演问题,利用随机带权样本逼近后验概率.论文首先论述了粒子滤波器的基本原理,包括状态转移模型与观测模型,权值预测与更新,重要性密度采样等粒子滤波器应用中的关键技术.然后建立了适合于AVO反演的粒子滤波器状态转移模型和观测模型.最后,利用该方法分别对模型数据和实际资料进行了反演计算.反演结果表明,该方法具有较好的稳定性,在AVO反演中具有的一定的应用潜力.同时对地球物理反演的其他问题求解也提供了一条新的途径.     

全球平流层-对流层之间臭氧通量的时空演变研究

利用1958~2001年的臭氧混合比和ECMWF(European Centre for Medium_range Weather Forecast)资料,采用Wei诊断模型定量计算了穿越全球对流层顶的臭氧质量通量.结果表明:(1)臭氧通量场存在纬向型和经向型的空间波列结构,这些空间波列均未能跨越对流层顶断裂带到达热带对流层顶控制区,其中南北两极的极区、地中海-伊朗高原-青藏高原-日本南部-北太平洋和南半球对流层顶断裂带中沿纬圈完整的空间波列最为显著.海洋上空臭氧通量的性质较为均匀一致,大陆上空的空间结构多变.北半球向下与向上的局地平均最大臭氧通量分别是-4μg.m-2.s-1和2.5μg.m-2.s-1,南半球的对应值为-2.5μg.m-2.s-1和1.5μg.m-2.s-1.(2)纬向平均的臭氧净通量依赖于纬度变化,北半球与南半球具有显著的非对称特性,总效应是平流层臭氧向对流层输运注入.臭氧通量有着显著的季节变化,可随不同季节在地理分布上发生空间转移现象,而且其控制机制不仅受对流层顶的季节运动影响,也随大气环境的季节调整而发生改变.(3)南北半球臭氧净通量的变化趋势相反,南半球为双峰结构,表现为非对称振幅的季节波动结构.全球臭氧通量振幅的年际变化表现出明显的QBO(Quasi_Biennial Oscillation)特性,年代际演变的结构形态(向下的臭氧净通量)可划分为4个阶段:1960年代是平稳变化期,1970年代为增强期,1980年代是又一个相对平稳期,1990年代为剧烈变化期.向下的臭氧净通量主极大值出现在1977、1990年和1998年,极小值在1993年和1996年.     

广西柳州地区常见土类剪切波速与埋深之间的相关性

基于广西柳州地区地震安全性评价中实测所获的钻孔资料,利用线性模型、幂函数模型和二次函数模型分别对该地区土层剪切波速与埋深之间的相关性进行了拟合分析,通过对比发现幂函数模型为二者间相关性拟合的最优选择,同时探讨了土体状态对二者相关性的影响。结果表明:除人工填土外,柳州地区内常见土层剪切波速与埋深之间具有较强的相关性,区域性对其相关性也具有影响。最后以实测钻孔为例,验证了本文模型的预测精度和可靠性,而且模型的预测精度可以通过区分土体状态得到明显提高。      

链方法的改进及对南北地震带中期地震强度的预测

针对二阶链方法用于地震预测中出现的问题与不足,本文提出以下改进意见:1.当拥有的资料跨越时段稍长时,首先应通过统计检验判定早期资料与近期资料是否有差异,只有基本上可认为来自同一模型时才能合并使用。2.当各状态所含样本点个数有差异时,在选定最可能出现的状态之前应扣除自然分布;3.预报决策应在外推检测的基础上选择确定。按照以上改进意见,本文对南北地震带及按南、北、中3段这4个划定的地区分别讨论10年段、5年段、2年段和1年段最大震级的转移,并对未来相应时段的地震强度分别进行了预测。     

南极大气臭氧和温度垂直结构及其季节变化的研究

利用南极中山站2008年2月至2009年2月臭氧和温度探空等资料,对中山站上空大气臭氧和温度的垂直结构及季节变化特征进行了研究.结果表明,在中山站上空热对流层顶和臭氧对流层顶的高度相近,年平均高度分别为7.9和7.4km.对流层顶的气压和温度都存在位相相反一波型季节变化.春季和冬季对流层顶的温度转折没有夏季和秋季明显,而依据臭氧变化恰能更好地确定对流层顶高度.在对流层臭氧垂直分布的季节变化不显著;而平流层却十分明显.春季下平流层臭氧严重耗损,14km处的臭氧最小分压仅为1.57MPa,最大分压出现在上平流层,其他季节下平流层臭氧随高度增加而升高.春季下平流层臭氧的严重损耗,与极夜过后低温条件和平流层冰晶云表面消耗臭氧的光化学过程有密切关系.大气臭氧和温度的垂直结构及季节变化特征,对春季南极臭氧洞的形成和发展具有重要意义.     

基于观测模型的重庆大气臭氧污染成因与来源解析

2015年夏季,在重庆开展了针对臭氧污染形成机制的多站点空气质量联合观测实验,使用局地臭氧化学收支分析、相对增量反应活性和经验动力学模型等多种方法对重庆臭氧的来源、局地光化学产生速率和控制因素、关键VOCs物种进行了定量分析.研究发现,重庆具有较高的局地光化学臭氧污染潜势,污染日城区上风向南泉站、城区市超级站和城区下风向山区背景站缙云山站的局地臭氧化学生成速率均较快,平均值约为30×10~(-9)V/Vh~(-1)左右,日间化学积累可达180×10~(-9)V/V以上,臭氧高值区主要集中在下风向郊区和重庆市上空,多数站点监控区域的局地臭氧化学生成主要受VOCs控制,其中VOCs的活性以芳香烃与烯烃为主;结合VOCs的来源解析,发现局地臭氧产生主要受机动车和溶剂使用源排放的VOCs控制.此外,西北部郊区站点表征区域属于NO_x控制区,污染过程中郊区站点臭氧化学生成速率提升显著,臭氧增量对NO_x敏感性强.综合而言,重庆现阶段臭氧污染控制应以VOCs控制为主,但重污染过程中区域NO_x削减对于降低重庆臭氧峰值浓度有重要意义.     

在臭氧紫外吸收带內直射光路上光强比的逆轉

作者应用Dobson臭氧光电分光光度计进行低太阳观测时,发现直射光路上总光强比值随太阳天顶角的变化发生两个逆转。随着臭氧总量的增大或者波长的減小,逆转点的天顶角变小。作者同时考虑直射太阳光和散射光,定性地解释逆转原因及其随波长、臭氧总量的变化。     

大气臭氧层的垂直分布及其变化的研究

为了进一步认识低纬度地区大气臭氧垂直分布及其变化的规律,本文采用逆转方法〈C〉计算了昆明地区冬春季大气臭氧的垂直分布.结果表明:臭氧垂直分布出现两种类型,一种是只在平流层中有一主极大值层;另一种是除主极大值层外,同时在对流层中还存在次极大值层.主极大值层的臭氧浓度变化相对较稳定,次极大值层主要受大气环流影响很不稳定,且随季节变化与位势高度、垂直速度等要素的关系存在着明显差异.此外,我们还分析了春季臭氧垂直分布的日际变化.     

大气臭氧层,紫外辐射与人类健康

本文首先评述了近数十年来大气Ｏ３层的演变,其中包括全球与中国地区及南极臭氧洞的情况,之后,评述了由此引发的达地面太阳紫外辐射强度的变化,以及对人类健康与环境的影响。     

The nighttime distribution of ozone in the low-latitude mesosphere

The intensity of stars at wavelengths in the Hartley continuum region of ozone has been monitored by the University of Wisconsin stellar photometers aboard the OAO-2 satellite during occultation of the star by the earth's atmosphere. These occultation data have been used to determine the ozone number density profile at the occultation tangent point. The nighttime ozone number density profile has a bulge in its vertical profile with a peak of 1 to 3×10⁸ cm^–3 at approximately 83 km and a minimum near 75 km. The ozone number density at high altitudes varies by as much as a factor of 4, but does not show any clear seasonal variation or nighttime variation. The retrieved ozone number density profiles define a data envelope that is compared with other nighttime observations of the ozone number density profile and also the results of theoretical models.Calculations are also presented that illustrate the difference in retrieving the bulge in the ozone number density profile from stellar and solar occultation data.The National Center for Atmospheric Research is sponsored by the National Science Foundation.     

平流层O3、O动力系统的平衡性质及南极平流层O3季节变化规律的研究

本文首次利用常微分方程定性理论对平流层O₃、O动力系统的平衡性质进行了讨论.结果表明,如果在平流层O₃的主要分布高度内,大气扩散作用小于光化学作用,那么平流层的O₃层处于稳定状态;反之,平流层的O₃层将遭到破坏.利用这一机制,我们可以解释南极平流层O₃的季度变化规律和每年9-10月份出现的南极O₃洞.     

Simulation of the stratospheric ozone and temperature response to the solar irradiance variability during sun rotation cycle

Despite substantial progress in atmospheric modeling, the agreement of the simulated atmospheric response to decadal scale solar variability with the solar signal in different atmospheric quantities obtained from the statistical analysis of the observations cannot be qualified as successful. An alternative way to validate the simulated solar signal is to compare the sensitivity of the model to the solar irradiance variability on shorter time scales. To study atmospheric response to the 28-day solar rotation cycle, we used the chemistry–climate model SOCOL that represents the main physical–chemical processes in the atmosphere from the ground up to the mesopause. An ensemble simulation has been carried out, which is comprised of nine 1-year long runs, driven by the spectral solar irradiance prescribed on a daily basis using UARS SUSIM measurements for the year 1992. The correlation of zonal mean hydroxyl, ozone and temperature averaged over the tropics with solar irradiance time series have been analyzed. The hydroxyl has robust correlations with solar irradiance in the upper stratosphere and mesosphere, because the hydroxyl concentration is defined mostly by the photolysis. The simulated sensitivity of the hydroxyl to the solar irradiance changes is in good agreement with previous estimations. The ozone and temperature correlations are more complicated because their behavior depends on non-linear dynamics and transport in the atmosphere. The model simulates marginally significant ozone response to the solar irradiance variability during the Sun rotation cycle, but the simulated temperature response is not robust. The physical nature of this is not clear yet. It seems likely that the temperature (and partly the ozone) daily fields possess their own internal variability, which is not stable and can differ from year to year reflecting different dynamical states of the system.     

FY-3气象卫星紫外臭氧总量探测仪辐亮度在轨定标与反演结果分析

FY-3气象卫星上搭载的紫外臭氧总量探测仪TOU是我国自主开发研制的首台用于全球臭氧总量定量测量的探测仪,自发射以来已成功在轨运行近两年.由于TOU发射前辐亮度定标存在偏差,为了得到高精度的产品,TOU必须进行在轨定标.本文介绍了基于辐射传输模式计算对TOU辐亮度进行在轨道定标的方法,定标过程中用于模拟辐亮度计算的臭氧总量由与TOU观测时刻相近的国外臭氧总量探测仪器MetOp/GOME-2提供.文章将在轨定标后TOU的反演结果与AURA/OMI以及地基的产品进行比较,结果表明,用辐射传输模式对TOU辐亮度进行在轨定标的方法是可行的,反演结果能够真实地反映臭氧的时空分布特性,在全球部分地基观测站所处的位置上对TOU, OMI以及地基的臭氧总量进行比较的结果表明,TOU与OMI的相对偏差均方根约为2.52%,TOU与地基以及OMI与地基观测结果之间的相对偏差均方根分别为4.45%和3.89%.     

Performance of the electrochemical ozone sonde OSR

Summary The accuracy of the electrochemical ozone sonde, type OSR, has been estimated by analysing tandem ozone soundings of the balloon-borne electrochemical ozone sonde OSR at the Lindenberg Observatory from May to November 1982. A negative bias, though not significant, has been observed above about 28 km for soundings having high single correction factors. Random errors are at their minimum just above the level of the maximum of ozone partial pressure, and reach their maximum in the troposphere. Except at heights above about 28 km the random error of ozone sondes is a factor 2 to 3 times less than the error of the short Umkehr method. Provided that soundings with too high correction factors are neglected, the ozone sonde OSR has an accuracy comparable to that of other Brewer type sondes.The maximum amount of information on the vertical ozone distribution can be drawn from sonde measurements in the lower stratosphere. A study is underway to improve the sensitivity of the sonde OSR and thus to further enhance its reliability.     

Specific features of vernal ozone destruction over different antarctic regions

Using the equations of ozone transport and measurements of the vertical ozone distribution and atmospheric parameters above Seva (1987–1988) and Amundsen-Scott (1987) stations, the vernal ozone destruction has been calculated for the cited periods. The values of chlorine and bromine oxides have been estimated. It has been indicated that a rather high ozone destruction was observed in 1987 above Seva and Amundsen-Scott stations, which was caused by high concentrations of ClO and BrO. In 1988, the temperatures at levels of 14–16 km were increased to 210–220 K, and ozone destruction was less pronounced and was caused by the meridional transport of ClO and BrO form the inner Antarctic regions due to the ingression of the Australian anticyclone on the Antarctic continent.     

測量大气臭氧垂直分布的逆轉方法<C>——对逆轉方法<A><B>的改进

本文给出了1个新的测量大气臭氧垂直分布的逆转方法,该方法将臭氧层分为6层,各层的臭氧含量,前后两次用图解法由联立方程定量的解出。使用这个方法,我们对在北京观测的10条逆转曲线作了计算,并将这些计算结果作了讨论及初步的误差估计。