一种基于实景图像的低能见度识别算法

为了利用大量视频监控设备提高能见度数据采集密度,提出一种基于实景图像转换的、采用简单卷积神经网络分类提取能见度等级的算法。该算法假设视频设备水平安装且具备开阔视野, 对原始视频图像进行水平分块,提取各分块的梯度、饱和度和亮度信息组成新的图像,基于简单卷积神经网络建模。采用2019年9月—2020年12月上海洋山港气象站29668张视频图像进行训练,建立识别模型,并采用2021年1—5月5757张视频图像对模型进行测试。采用该算法建立的模型参考雾的预报等级(GB/T 27964—2011)将能见度分为5个等级进行检验,白天准确率为87.99%,夜间准确率为81.32%,优于直接采用AlexNet模型。对1000 m以下低能见度天气的识别准确率达95%以上。利用现有的视频摄像头,可有效弥补气象站点能见度仪数据不足的问题,在气象业务上有一定的应用价值。     

生态系统对气候变化适应的辨识

针对气候变化对生态系统的影响,研究了确定生态系统影响阈值的有关科学问题,包括：气候变化对生态系统影响的阈值的定义;生态系统对气候变化的响应过程;生态系统对气候变化的适应性指标;生态系统对气候变化的适应性评价等。通过CEVSA模型和基于人工神经网络模型对中国生态系统的模拟和评价,初步结果显示,自然生态系统基本上处于基准态、轻度和中度不适应状态,目前模拟、评价的结果尚未发现生态系统不适应的情况。由SRES描述的B2和A2情景模拟结果初步对比显示,B2情景（大约升温3.2℃）对东北地区自然生态系统的影响更为明显,且大多数为正影响;A2情景（大约升温3.9℃）对华东地区自然生态系统有不利影响。     

汉江流域硫铁矿区厚子河支流水质评价研究

为查明厚子河不同区域河水受硫铁矿污染的程度,在厚子河支流4个典型河流断面采集水样,开展水质全分析测试,并采用单因子评价法和综合水质标识指数法进行评价分析。研究结果表明: (1)运用单因子评价法对硫铁矿区厚子河水质评价的结果无差异,均为劣Ⅴ类水; 而运用综合水质标识指数法的评价结果显示,距离硫铁矿开采区由近及远的4个断面HZ001、HZ002、HZ003、HZ004的综合水质标识指数逐渐下降,水质类别分别为劣Ⅴ类且黑臭、劣Ⅴ类但不黑臭、Ⅳ类、Ⅲ类,符合现场调查的实际情况,能够反映距离污染源越远时河水水质趋好的总体态势; (2)综合水质标识指数法不仅可以客观反映同一河流各个断面所处的综合水质类别、同一水质类别中受污染的不同程度以及与水环境功能区类别的比较结果,而且能够实现对劣V类水质污染程度的精细划分,相较于单因子评价法更加客观、科学、全面,适用于矿山开采等重污染区域河流断面水质污染情况的研判。     

自然灾害韧弹性社会的理论范式

全球环境变化和经济快速发展导致自然灾害的增加,已经成为现代人类社会最严重的环境问题之一.面对自然灾害风险防控的严峻形势,人类社会必须建设得足够强大,以应对可能发生的自然灾害风险.在提出"构筑自然灾害韧弹性社会减轻自然灾害风险"的基础上,本文重点分析韧弹性的确切涵义,通过综合灾害防御、损害恢复和应急管控,诠释自然灾害韧弹...     

双相介质地震波场数值模拟的迭积微分算子及其PML边界条件

将基于计算数学中Forsyte 广义正交多项式的迭积微分算子引入到地震波动方程的一阶速度--应力方程的空间微分运算中去,并采用时间错格有限差分算子替代传统的差分算子以匹配高精度的空间迭积微分算子,从而发展一种全新的地震波场正演模拟方法,来解决复杂非均匀介质模型中的波场传播问题.为了大幅衰减人工边界引起的反射,本文将完全匹配层(Perfectly Matched Layer,PML)吸收边界条件引入到所构建的方法中,以解决迭积微分算子法的边界问题.以二维波动方程为例,用迭积微分算子法实现了双相介质的地震波场正演模拟,模拟结果表明,双相介质模型较好地解释了含流体孔隙特性.同时也表明迭积微分算子法是一种非常实用、有效的数值模拟方法.     

南北地理分界线—秦巴山区碳酸盐岩溶蚀速率研究

溶蚀速率作为反映岩溶作用强度的一个量化数据,其研究有助于岩溶区生态系统的恢复,对石漠化治理研究也有较为重要的意义。陕西秦巴地区是中国地理上重要的南北分界线,其气候、生态环境与南方存在明显差异,为应对日益严峻的岩溶生态环境退化问题,亟需针对陕西秦巴地区开展岩溶作用的研究。研究选取林地、灌丛、草地三种植被类型,利用标准溶蚀试片法获得溶蚀速率,分析不同植被类型、气候条件对溶蚀速率的影响,以及溶蚀速率与石漠化程度的关系。结果表明：三种植被类型地下平均溶蚀速率表现为林地＞灌丛＞草地的规律。降雨与溶蚀速率有显著的正相关性,相关系数R=0.84,而气温与其相关性不显著。在发育石漠化区域的溶蚀速率对比中,发现人类活动越频繁的地区,溶蚀速率越大,石漠化程度越高。     

热带珊瑚的高分辨率环境信息与全球变化研究进展

星罗棋布的热带珊瑚作为海洋环境的信息载体,具有分辨率高、时间跨度大、记录连续完整、体系封闭性好、蕴涵的信息丰富、可选择的代用指标多、测定简便和易于定年等特点。珊瑚有效地记录了全球环境变化的诸多信息,已成为研究过去（如末次间冰期以来）和近代（如数十至数百年以来）的气候—环境变率和可预测性（PAGES CLIVAR）领域重要的环境载体。以全球变化为背景,对近年来珊瑚环境代用指标的研究成果进行评述。重点讨论了珊瑚氧同位素和微量元素比值等指标在海表温度（SST）变化、海气交换程度、季风强弱、厄尔尼诺—南方涛动（ENSO）发生的频率和强度,以及它们之间的相互作用等全球变化的核心问题上的研究进展,并展望了南海珊瑚在高分辨率全球变化研究中的地位与方向。     

长江流域蒸发皿蒸发量的区域变化特征及影响因素

基于长江流域148个气象站1980—2017年的蒸发皿观测数据,将旋转经验正交函数（REOF）和模糊C均值聚类（FCM）相结合,对流域蒸发皿蒸发量（PE）进行分区,然后运用Modified Mann-Kendall检验和多元逐步回归等方法,分析各子区域PE的变化特征并识别其主要影响因子。结果表明：1) REOF的前4个空间模态显示流域PE存在5个主要的异常敏感区,基于这4个空间模态,流域PE在空间上可划分为9个子区域。2）在年尺度上,各区PE呈不同程度的增加趋势,其中中部盆地区上升速率最大（111.28 mm/10 a）,西部高原区上升速率最小（12.5 mm/10 a）;而在季节尺度上,秋、冬季流域PE呈显著上升趋势,春、夏季PE的变化具有明显的区域差异性,部分地区PE为下降趋势。3）影响PE变化的主要因子因地而异,但大多子区域的PE变化与平均气温和饱和水汽压差的变化显著相关。     

1960―2015年长江流域风速的时空变化特征

基于1960―2015年长江流域128个站点的月风速观测数据,结合地形特点将长江流域分成5个子区域,并运用一元线性回归、相关分析和修正的Mann-Kendall（MMK）检验对长江流域风速变化趋势的时空特征进行研究,结果表明：1）1960―2015年长江流域年平均风速以-0.006 5 m/s·a的速率显著下降,5个子区域中,区域中下游丘陵与平原区（R1）下降最显著,上游青藏高原区（R5）次之,上游盆地区（R3）变化最小。2）季节上,全区风速春季下降最快,夏季最慢。而子区域除R1冬季降幅最大外,其余区域季节风速变化速率也为春季降幅最大,夏季最小。逐月变化上,流域整体风速3月下降最快,8月最慢,各子区域风速最大降幅也集中在3月。3）空间分布上,长江流域年平均风速降幅呈现东部大、中部小、西部较大的特点,全区50%的站点下降趋势显著,且这些站点集中分布于R1地区。此外,4个季节风速与年风速的变化趋势呈现相似的空间分布特征。4）长江流域风速下降与北极涛动（AO）指数上升、区域气候变暖和城市化加速等有关。     

地表风蚀物理过程风洞实验的初步研究

本文介绍了研究地表风蚀物理过程中风洞实验的方法、内容及结果。实验表明:净风对土表的风蚀作用微弱,即使在遭到大风吹刮时,土表的结壳仍不易受到破坏。但在挟沙气流作用下,却能使土表结壳遭到破坏,风蚀发展异常迅速。自然形成的土表结壳、经风选被粗化的土表和长有草丛的地表均有抑制风蚀的保护作用。本实验在方法上虽属初步尝试,但能说明沙漠化物理过程的一般机制,并为防治按漠化的措施提供依据。