无证书代理签名方案

为了避免基于身份密码系统中的密钥托管问题和传统公钥密码的证书管理问题,利用双线性对,提出了一种无证书代理签名方案.基于计算Diffie-Hellman困难问题假定,在随机预言模型下证明了方案的安全性.与已有的同类方案的性能进行了比较,结果表明提出的方案在计算代价和通信代价上有一定的优势.     

基于指纹识别的室内定位中的隐私保护

基于指纹识别的定位是最流行的室内定位方法.在离线阶段,服务器测量指纹,比如来自特定空间已知位置的不同接入点（AP）的接收信号强度（RSS）,测量后服务器将测量结果保存在数据库中;在线上阶段,用户同时向服务器发送他当前指纹的测量结果以及位置查询请求,服务器将在数据库中查找与测量结果最接近的指纹.虽然这种方法已经被研究了很久,但现有的工作并没有考虑2个隐私要求：供应商希望保护他们花大代价收集的指纹,用户想要对服务器保留他们的指纹测量结果,以避免泄漏位置.为了实现隐私保护,本文提出一种使用加密技术的指纹匹配方案,这个方案在加密情况下计算由用户测量的指纹与服务器存储的指纹的距离,服务器存储的指纹在这一过程中仍处于密文空间.本文证明了这个方案在进行单点定位时能够很好地保证两者的隐私要求.为了减少高昂的时间开销,本文还提出了一个基于网格划分的改进方案,以及以有限的隐私损失为代价的扩展方案.为加强安全性,最后提出了有效对抗特定攻击的对策,在这种攻击中恶意用户可以通过重复定位获得服务器存储的指纹.使用公众 RSS指纹数据集的扩展实验结果显示本文方案足以在实现实时定位的同时保留定位精度.     

第四范式视角下的大数据科学

随着物联网、云计算技术的飞速发展,大数据及其相关科学成为学术界和工业界关注的热点.本文从范式理论的角度对大数据科学进行剖析,阐述大数据研究与传统研究的联系与区别;从机器学习的视角出发,分析了大数据带来的三大主要挑战及其背后的科学问题.此外,本文介绍了第四范式视角下进行大数据科学研究的洞察力,以及其所具有的积极意义;最后总结并展望未来大数据科学面临的挑战.     

省级多源融合实况产品融入“天擎”关键技术研究与实现

按照“云+端”技术架构对气象数据、算力、算法资源进行集约管理的思路,基于气象大数据云平台(“天擎”)提供的“数算一体”服务能力,研究省级多源融合实况分析系统的业务产品融入“天擎”的关键技术。梳理省级数据产品注册、发布和共享的基本流程,归纳并阐述了通信系统分发入库、算法改造写入、调用标准化接口写入等三种实时数据接入方案与实现方法。通过对比各方案的优缺点,给出不同应用场景下的最优接入策略,为其他各类本地化特色数据产品融入“天擎”提供借鉴。     

基于区块链的医疗数据云存储共享方案

云服务可提供大量的存储空间,但是单一的云环境无法提供安全的数据存储和共享.而医疗数据的安全存储和共享是保证医疗数据安全的重要内容.公开审计技术保护存储在云中的数据不被篡改,从而实现医疗数据的安全存储.区块链的可公开访问及其上数据不可篡改,实现了医疗数据的安全共享.本文使用公开审计技术,提出基于区块链的医疗数据云存储共享方案,为医疗数据提供安全有效的存储和共享服务.     

作业调度软件LoadLeveler在气象模式中的应用

西北区域气象中心高性能计算集群使用LoadLeveler调度管理作业,为实现资源利用率和吞吐量的最大化,本文探讨了作业调度管理的作用和方法.通过配置文件关键字定义队列、设置调度算法和调度器调节参数,将作业的处理需求与可用资源进行匹配,依据实际需求定义集群和各种资源的可用性规则,防止作业之间的相互干扰.结合LoadLev...     

基于蜂窝通信的突发事件预警短信靶向发布方案

短信因其传播方式的主动性、用户群体的广覆盖等特点,在突发事件预警信息发布中具有举足轻重的作用。但目前气象部门所建短信平台在发布时效、覆盖面、定位发布等方面存在局限性,无法满足预警信息快速、精准发布的要求。本文结合中国移动大数据平台,提出了基于蜂窝通信原理的突发事件预警短信靶向发布技术方案,并以该方案在宁夏地区的实现为例,重点阐述了系统布局、数据对接、目标用户筛选、靶向发布策略等关键技术。该方案可有效提高突发事件预警信息发布的针对性和有效性。     

大数据:概念、技术及应用研究综述

随着物联网、云计算、移动互联网的迅猛发展,大数据(Big Data)吸引了越来越多的关注,正成为信息社会的重要财富,同时也给数据的处理与管理带来了巨大挑战.首先从大数据概念入手,阐述了大数据的来源、主要挑战、关键技术、大数据处理工具和应用实例等,并对比了大数据与云计算、物联网、移动互联网等技术之间关系,然后剖析了大数据核心技术、大数据企业解决方案,讨论了目前大数据应用实例,最后归纳总结了大数据发展趋势.旨在为了解大数据当前发展状况、关键技术以及科学地进行大数据分析与处理提供参考.     

基于ElasticSearch的气象大数据原型系统

该文介绍了一种基于ElasticSearch智能搜索引擎的气象大数据原型系统的搭建方案,通过实现结构化气象数据同步、典型应用场景测试、业务系统接入等流程,将大数据原型系统与全国综合气象信息共享平台(CIMISS系统)进行了对比。结果显示,在结构化数据检索和统计分析方面,气象大数据原型系统具有明显的性能优势。     

双极值模糊集研究综述

大数据时代背景下,不但数据的不确定性愈发明显,数据的冲突性(不相容)现象亦越来越突出.两极性和模糊性一样是事物的本质属性,模糊集虽然是处理不确定信息的有力工具,却一直忽略了不相容两极性问题.双极值模糊集首次将不相容两极性引入到模糊集理论中,为分析和解决带有不相容特性的大数据问题提供了新的思路和方法,其研究渐渐成为热点.综述首先阐述了两极性的种类与特点,以及双极值模糊集的相关概念、理论,特别是和其他已有模糊集的区别;接着分析了双极值模糊集国内外发展现状;最后分析了双极值模糊集未来的发展方向.通过综述,将对双极值模糊集有一个全面的认识,为下一步研究打下基础.     

混合误差协方差用于集合平方根滤波同化的试验

在集合卡尔曼滤波方法中, 根据预报集合统计提供的依流型而变的预报误差协方差对同化起到决定性的作用。但在集合样本容量不足及模式存在系统误差时, 由预报集合估计的预报误差协方差会出现明显偏差。既要减小这种估计偏差对同化产生的影响而又不增加计算量, 一种可供选择的方法是将定常或准定常的高斯型预报误差协方差和由预报集合估计的预报误差协方差加权平均用于集合卡尔曼滤波同化。利用浅水方程模式, 通过观测系统模拟试验检验在不同的模式误差、 集合成员数以及观测密度条件下, 将这种混合预报误差协方差矩阵用于在集合平方根滤波的效果。试验结果表明, 当预报集合成员数较多而模式又无误差时, 不必采用混合的预报误差协方差矩阵, 否则, 采用混合的预报误差协方差矩阵都有可能改进分析和预报。混合预报误差协方差的最优的权重系数与模式误差关系密切, 模式误差越大, 定常预报误差协方差的权重越大。最优的权重系数与集合成员数及观测密度也有一定关系。     

大数据环境中自愿接种策略及个体安全保护方法研究

大数据背景下,如何充分利用数据分析、挖掘等方法有效发现传染病传播规律,对于疾病防控、个体的安全保护有着重要作用和意义.自愿接种是对群体获得广泛免疫和安全保护的有效方式.以往的研究中,个体根据以往传播过程中的患病风险或者收益来确定是否进行自愿接种,如个体与其邻近的邻居比较上一个季节获得的收益来决定是否采用邻居的策略,也就是说策略更新对于群体的安全保护至关重要.本文研究了不同的策略更新方式对自愿接种行为的影响.通过比较个体采用不同的策略更新方式所获得的群体平均接种比例、疾病暴发规模和社会总花费,研究并设计出合理的策略更新方式,即在花费成本比较低的情况下,获得比较大的群体平均接种比例和较小的疾病覆盖率.     

GRAPES模式切线性垂直扩散方案的误差分析和改进

针对GRAPES四维变分同化系统的升级, 研究了GRAPES模式垂直扩散方案线性化问题。通过2005年8月7—27日21个个例的批量试验, 发现在GRAPES模式垂直扩散方案源代码的基础上逐句线性化得到的切线性垂直扩散方案即使能通过正确性测试试验, 在少数情况下也会存在很大误差。切线性模式计算的扰动气压场和扰动风场可能出现明显异常, 这种异常与垂直扩散方案中地表动量通量的强非线性有关。如果在切线性垂直扩散方案中忽略地表动量通量扰动, 既可以避免异常的出现, 又不影响其他正常时刻的计算精度。修改后的切线性垂直扩散方案能够在所有变量上一致地提高切线性模式的计算精度。     

基于数据湖的省级卫星直收站数据共享服务设计

针对省级卫星直收站数据存储分散造成共享应用不便的问题,提出卫星多源数据便捷高效访问和安全分级管理方案。引入数据湖技术,按照全国统一规范构建了基于气象大数据云平台的省级气象数据湖系统,基于此实现了FY-3、FY-4卫星地面直收站原始接收数据、加工处理产品等多种卫星数据入湖集中管理,并提供统一的数据共享服务,解决了海量多源异构数据的存储、管理和共享服务等技术难题。通过数据湖统一权限控制,实现对用户访问数据的分级管理,保障了数据应用的稳定性和安全性。通过数据湖统一文件目录服务,实现长时间序列文件的便捷快速获取,有效支撑卫星数据的服务应用和挖掘分析。     

一种基于集合最优插值的排放源快速反演方法

基于集合卡尔曼滤波的源反演方法是估计排放源、提高空气质量模拟和预报精度的有效方法。为构建排放源与污染物浓度之间的误差协方差矩阵,该方法通常需要运行几十次大气化学传输模式。庞大的计算量限制了该方法的应用,使其无法为实时预报系统快速更新排放源。本研究发展了一种基于集合最优插值的排放源反演方法。该方法使用历史集合数据构建误差协方差矩阵,仅需一次常规的空气质量模拟便可根据观测模拟差异反演排放源,从而显著降低计算量。本文使用该方法同化2015年1月全国1107个地面站点观测的CO小时浓度数据,结合2014年1月的历史集合数据集,估计2015年1月全国15 km分辨率的CO排放源。该方案反演的全国CO排放总量仅比使用2015年1月集合数据集的反演量高1%,表明历史时段与反演时段的气象条件差异对月均CO排放的影响有限。使用历史集合数据集更新的排放源再次模拟可将全国349个独立验证站点的平均低估从0.74 mg m?3降至0.01 mg m?3,均方根误差降低18%,表明该方法可快速更新排放源并降低其不确定性。     

Sensitivity studies of the RegCM3 simulation of summer precipitation, temperature and local wind field in the Caribbean Region

Summary We present a preliminary evaluation of the performance of three different cumulus parameterization schemes in the ICTP Regional Climate Model RegCM3 for two overlapping domains (termed “big” and “small”) and horizontal resolutions (50 and 25 km) in the Caribbean area during the summer (July–August–September). The cumulus parameterizations were the Grell scheme with two closure assumptions (Arakawa–Schubert and Fritsch–Chappell) and the Anthes-Kuo scheme. An additional sensitivity test was performed by comparing two different flux parameterization schemes over the ocean (Zeng and BATS). There is a systematic underestimation of air temperature and precipitation when compared with analyzed data over the big domain area. Greater (∼2 °C) and smaller (∼0.9 °C) negative temperature biases are obtained in Grell–FC and Kuo convective scheme, respectively, and intermediate values are obtained in Grell–AS. The small domain simulation produces results substantially different, both for air temperature and precipitation. Temperature estimations are better for the small domain, while the precipitation estimations are better for the big domain. An additional experiment showed that by using BATS to calculate the ocean fluxes in the big domain instead of the Zeng scheme, precipitation increases by 25% and the share of convective precipitation rose from 18% to 45% of the total, which implies a better simulation of precipitation. These changes were attributed to an increase of near surface latent heating when using BATS over the ocean. The use of BATS also reduces the cold bias by about 0.3–0.4 °C, associated with an increase of minimum temperature. The behavior of the precipitation diurnal cycle and its relation with sea breeze was investigated in the small domain experiments. Results showed that the Grell–Arakawa–Schubert closure describes better this circulation as compared with Grell–Fritsch–Chappell closure.     

热带风场与气压场的客观分析

本文着重讨论了为恰当定义热带风场的辐散分量,客观分析方案所应具备的基本条件,指出过去通行的分析方案在这方面的严重缺陷,并提出了一个改进方案.理想与实测资料的分析结果都表明,新的分析方案在保留分析流场的辐散分量与减小分析误差方面都有明显的效果.同时新的分析方案还提供了低纬度实施多变量分析的可能性,从而部分地缓解了低纬度观测资料不完整所造成的困难.     

GRAPES的新初始化方案

四维变分同化由于引入预报模式作为一项约束,理论上它的分析场已经具有较好的平衡性,但实施时还会有诸多因重力波导致的高频振荡过程,因此,四维变分同化(4DVar)分析仍需要初始化。文中描述了GRAPES全球四维变分同化系统(GRAPES-4DVar)的新初始化方案的科学设计、公式演绎以及试验结果。GRAPES-4DVar的新初始化方案采用数字滤波方案作为代价函数的一项约束控制重力波引发的不平衡结构,约束强加在分析增量上与极小化迭代过程同步进行。新的初始化方案是变分同化系统的一部分,数字滤波的积分时间与4DVar的同化时间窗一致,不会对4DVar产生额外的计算资源消耗;并能适应长时间窗的同化,不会因为时间窗的延长而削弱慢波过程。新初始化方案中,模式轨迹的光滑程度可在变分同化中通过重力波控制项的权重系数方便控制。GRAPES全球四维变分同化的理想和循环同化批量试验都表明,在四维变分同化中,重力波的控制依然非常重要,具有初始化的GRAPES试验,无论分析还是预报技巧都较无初始化的有明显优势。与以前分析和滤波独立实施的旧初始化方案相比,新方案的分析和预报效果略优,同时有效地节省循环同化系统的运行时间,这对四维变分同化来说非常重要。