Sensitivity Study of the South China Sea Summer Monsoon in 1998 to Different Cumulus Parameterization Schemes

In this study, the improved high-resolution regional climate model of the China National Climate Center (RegCM_NCC) is used to examine the sensitivity of the simulated circulation and rainfall during the South China Sea summer monsoon (SCSSM) period during 1998 in an effort to compare to other cumulus parameterization schemes. The investigation has indicated that the model is capable of simulating the seasonal march of the SCSSM and that the results were very sensitive to the choice of cumulus parameterization schemes. It seems that the Kuo cumulus parameterization scheme simulates the process of the SCSSM onset reasonably well, which can reproduce the onset timing and dramatic changes before and after the onset, especially the upper- and lower-level wind-fields. However, there are still some discrepancies between the simulations and observations. For example, the model can not completely simulate the intensity of the rainfall or the location of the western Pacific subtropical high as well as the feature of the rapid northward propagation of seasonal rain belt.     

基于LSTM的海洋表面短期风速预测研究

为实现对海面风速精确的短期预测,提出了一种基于长短期记忆(LSTM,longshort-termmemory)神经网络的短期风速预测模型,选取OceanSITES数据库中单个浮标站点采集的风速历史数据作为模型输入,经过训练设置最佳参数等步骤,实现了以LSTM方法,对该站点所在海区海面风速在各季节性代表月份海面风速的24 h短期预测。同时通过不同预测时长的实验以及与BP(back propagation)神经网络神经网络和径向基函数神经网络(radialbasisfunctionneuralnetwork,RBF)的预测效果对比实验,证明了LSTM预测方法相比上述两种神经网络预测方法,在海表面风速预测应用中的优越性。最后通过多个海域对应的站点风速数据预测实验,证明了LSTM神经网络模型的普遍适用性,由相关系数和预测误差的分析可知该方法具备应对急剧变化数据的预测稳定性,可以作为海洋表面风速短期预测的一种可靠方法。     

中国降水观测误差分析及其修正

在1980s 乌鲁木齐河流域进行的降水误差观测试验结果基础上, 依据我国726 个气象站1951~2004 年逐日观测资料, 对降水的动力损失、微量降水以及湿润损失进行系统的修正, 以期获得更准确的长系列降水资料, 为区域乃至全球水热循环过程和水文学研究提供基础资料。修正结果表明, 在大部分地区由风速作用引起的动力损失是主要的误差来源, 但在降水较少的地区湿润和微量降水观测损失也起着重要作用, 全国726 个台站年降水修正量在8~740 mm 之间, 平均约125 mm, 相应的修正幅度在5%~72%, 平均约18%。从时间看, 冬季修正系数大于夏季, 但冬季修正量小于夏季; 从空间分布看, 西北地区年修正量一般小于50 mm, 东南地区大于100 mm, 总修正系数由西北向东南地区减少, 其中西北地区大于30%, 而西南地区小于20%, 这一修正系数高于全球的11%左右的平均修正量。     

中国大陆7级以上地震频次场时空异常特征

本文以地震频次作为地震活动的变量,通过自然正交函数展开方法,计算中国大陆7级以上强震前的地震活动频次场,提取出强震前时间因子和空间等值线的异常。结果表明,强震前时间因子出现超过均方差的高值或低值异常,异常多数分布在频次场的前4个典型场,具有多分量特点,第1个典型场异常贡献率最大(占总场40%～60%),绝大部分强震前5～8年出现长期异常,部分强震前1～2年出现中期异常,少数强震前3月出现短临异常的特征。区域频次等值线出现的高梯度旋涡区域是异常危险区,等值线值大于0.9且具有活动构造的危险区往往是强震的发震位置。另外,地震频次场与传统方法的区域地震活动频次(3月)震例对比,表明频次场时间因子异常具有自己的独特优越性和缺陷,并讨论了这些方法的差异性。     

基于遥感和GIS的建筑物震害损失评估方法研究与实现

介绍了一种使用遥感技术进行震后损失快速评估的方法,评估流程包括震害提取和损失评估两个部分。评估方式根据需求可以分为基于震害指数的评估和基于图像分类结果的评估两种模式,前者通过震害指数与烈度的关系得到地面居民住地的宏观震害情况,结合地震应急数据进行建筑物损失评估;后者采用图像处理技术,选取典型震害样本以图像分类技术得到地面居民住地的分级分类的震害结果,然后计算参数进行损失评估。损失评估的计算根据震害提取模式而不同。这种遥感震害评估方法和计算流程结合了遥感和GIS技术,以满足实际工作需求目标,提高了震害提取的自动化程度,实现多人工作模式,通过有效率的人机交互来提高遥感震害评估的速度。     

ERS-2 SAR反演海洋风矢量的研究

SAR(Synthetic Aperture Radar)反演海洋风矢量是当今微波遥感领域非常有意义的前沿课题. 本文首先介绍了星载SAR估算海面风向、风速的基本原理和三种主流反演算法,接着给出反演的流程图以及重要步骤. 然后,以2002年5月7日香港地区ERS-2 SAR海洋图像为例,对经典的SWDA (SAR Wind Direction Algorithm)－谱分析方法加以改进,求得具有180°模糊度的风向,并用香港天文台气象浮标实测数据消除了风向不确定性. 最后,利用CMOD4 GMF（Geophysical Model Function,地球物理模式函数）计算得到海面上10m高的风速. 与气象浮标站实测资料相比,利用ERS-2 SAR图像获取的海面风向、风速的精度均较高. 这一结果表明：如果对SAR预先进行ADC(Analog to Digital Converter)改正以及精确校准,结合改进的SWDA和CMOD4,可以获得高精度的风矢量.     

结合遗传算法的LVQ神经网络在声学底质分类中的应用

学习向量量化（Learning Vector Quantization,LVQ）神经网络在声学底质分类中具有广泛应用. 常用的LVQ神经网络存在神经元未被充分利用以及算法对初值敏感的问题,影响底质分类精度. 本文提出采用遗传算法（Genetic Algorithms,GA）优化神经网络的初始值,将GA与LVQ神经网络结合起来,迅速得到最佳的神经网络初始权值向量,实现对海底基岩、砾石、砂、细砂以及泥等底质类型的快速、准确识别. 将其应用于青岛胶州湾海区底质分类识别研究中,通过与标准的LVQ神经网络的分类结果进行比较表明,该方法在分类速度以及精度上都有了较大提高.     

多氯联苯(Aroclor 1242)胁迫下鲤鱼肝脏组织氧化应激

本文在实验室条件下通过静态水质染毒方式在生理生化和转录水平上探究了我国重要经济鱼种鲤鱼(Cyprinus carpioio)对多氯联苯Aroclor 1242的氧化应激:鲤鱼肝脏组织抗氧化酶[超氧化物歧化酶(SuperoxideDismutase,SOD)和过氧化氢酶(Catalase,CAT)]活性、脂质过氧化产物丙二醛(Malonydialdehyde,MDA)含量、相关抗氧化酶编码基因(Cu/Zn-SOD、Mn-SOD、CAT)、应激蛋白HSP70、转录因子Nrf2和芳烃受体AhR2基因表达。结果表明:Aroclor 1242胁迫下,鲤鱼肝脏组织抗氧化酶活性表现出低浓度促进高浓度抑制的趋势;肝脏组织丙二醛含量显著升高,其中390μg/L暴露组鲤鱼肝脏组织MDA含量在第6d高于对照组92.1%(P0.01),表明肝脏组织发生脂质过氧化,膜系统受到损伤;鲤鱼肝脏组织中Cu/Zn-SOD、Mn-SOD、CAT、HSP70、Nrf2和AhR2编码基因表达出现不同程度下调。本文从酶学和基因转录水平上揭示了Aroclor1242胁迫下鲤鱼肝脏组织细胞的氧化应激。     

铜藻(Sargassum horneri)在营养限制胁迫后对NH4-N的超补偿吸收研究

以经济马尾藻铜藻(Sargassum horneri)为研究材料,研究了其在营养限制胁迫后对NH_4-N的超补偿吸收情况。实验分营养限制和恢复营养两个阶段进行,每个阶段均设置饥饿处理组、饱和处理组和正常对照组。铜藻在低营养限制胁迫(饥饿)下培养10天后,恢复营养盐培养3天,分别采用次溴酸盐氧化法和锌镉还原法测定培养液中的NH_4-N和NO_3-N的浓度。本文研究发现,饥饿处理组中铜藻吸收氨氮的速率远高于正常对照组和饱和处理组,在恢复培养第一天时,饥饿处理组对NH_4-N的吸收速率最高为14.94μmol/(g·h),与正常对照组及饱和处理组间差异显著。在恢复培养的后两天,三个处理组中铜藻对NH_4-N的吸收速率差异慢慢变小,直至最后几乎相同。三组对NO_3-N没有表现出较高的吸收,最高仅为6.15μmol/(g·h),结果表明:氮源包括NH_4-N和NO_3-N时,铜藻优先选择吸收NH_4-N。实验后称重测定生长速率:对照组、饥饿处理组和饱和组生长率(SGR)分别为8.48%、8.86%、8.01%,ANOVA方差分析表明,三者存在显著差异(P=0.0320.05),从而证实了铜藻也存在超补偿生长的现象。     

基于ROMS和4DVAR的沿轨与网格化SSH数据同化效果评价

Remote sensing products are significant in the data assimilation of an ocean model. Considering the resolution and space coverage of different remote sensing data, two types of sea surface height(SSH) product are employed in the assimilation, including the gridded products from AVISO and the original along-track observations used in the generation. To explore their impact on the assimilation results, an experiment focus on the South China Sea(SCS) is conducted based on the Regional Ocean Modeling System(ROMS) and the four-dimensional variational data assimilation(4 DVAR) technology. The comparison with EN4 data set and Argo profile indicates that, the along-track SSH assimilation result presents to be more accurate than the gridded SSH assimilation, because some noises may have been introduced in the merging process. Moreover, the mesoscale eddy detection capability of the assimilation results is analyzed by a vector geometry–based algorithm. It is verified that, the assimilation of the gridded SSH shows superiority in describing the eddy's characteristics, since the complete structure of the ocean surface has been reconstructed by the original data merging.