Ka波段云雷达晴空回波垂直结构及变化特征

利用2017—2019年中国气象局大气探测试验基地Ka波段云雷达资料,结合地面自动气象站、激光云高仪资料,从强度、速度、线性退极化比以及晴空回波高度等方面,分析晴空回波垂直结构和变化特征。基于激光和微波对粒子半径和数密度散射的差异,区分云和晴空回波。结果表明:Ka波段云雷达探测到的晴空回波在边界层主要包含层状湍流回波和点状昆虫回波,且回波顶高在3000 m以内。晴空回波强度和高度具有明显的季节和日变化特征,冬季回波顶高较低,夏季回波顶高较高,与地面气温具有很好的相关性,每年的1,2,11,12月几乎没有晴空回波,而7月和8月回波顶平均高度最高。晴空回波反射率因子为-40~-15 dBZ,其中层状湍流回波反射率因子概率密度峰值处反射率因子为-35 dBZ,点状昆虫回波反射率因子概率密度峰值处反射率因子为-30 dBZ。晴空回波垂直移动速度为-1.5~+0.5 m·s-1,整体呈下沉运动。层状湍流回波线性退极化比较点状昆虫回波稍大,一般为-10~-5 dB,点状昆虫回波线性退极化比一般为-15~-8 dB。     

基于多任务学习的地基云图识别与分割技术北大核心CSCD

云在天气预报中扮演着一个至关重要的角色,准确识别和分割地基云图可以有效指导天气预报。针对大部分现有数据集只适用于单任务学习,地基云图识别和分割技术多以单任务实现,识别检测效率低且算法鲁棒性差等问题,构建了带标签且适合多任务学习的地基云图数据集(GBCD)和GT数据集(GBCD-GT),在此基础上设计了一种基于多任务学习的地基云图识别与分割联合网络模型(GCRSegNet)。该模型首先通过卷积神经网络提取共享特征,再为每个任务设计特定网络,提取更具辨识度的特征,分割网络通过学习共享特征实现地基云图分割,识别网络通过结合共享特征和分割特征实现地基云图识别。经过多组对比试验表明,该网络能准确表征地基云图特征,使识别任务准确率达到94.28%,分割任务像素准确率达到93.85%,平均交并比达到71.58%,为实际应用提供了可能性。     

葵花8号辐射率资料同化在一次川渝暴雨预报中的应用研究

新一代静止气象卫星葵花8号(Himawari-8)上搭载的静止轨道成像仪AHI (Advanced Himawari Imager)凭借其高时空分辨率可以对重庆地区暴雨进行连续观测。本文选取2019年4月19日的一次区域性暴雨天气过程为试验个例,采用WRF (Weather Research and Forecasting)中尺度模式进行数值模拟。基于WRFDA (Weather Research and Forecasting model Data Assimilation)同化系统对葵花8号静止气象卫星的AHI辐射率资料进行相应的质量控制和云检测,进而开展循环同化试验,考察卫星资料同化对这次强对流天气过程预报结果的改进。结果表明在同化AHI红外辐射率资料之后,辐射传输模式模拟的亮温和观测亮温更为接近。此外,AHI水汽通道辐射率资料同化有效提高了对各层高度上的风场、水汽场、雷达回波等要素特征的分析效果,并且使模式的初始条件更逼近真实的大气状态。研究发现同化AHI水汽通道辐射率资料后模拟的降水整体分布与实际情况更为接近,主要雨带位置以及强降水中心的精确程度显著高于背景场的预报效果。经过...     

云南省食用菌产业物流网络研究

构建合理高效的农产品物流网络,是实现农产品流通与增值并促进区域农业发展的重要基础。为构建云南省食用菌物流网络,分析了2004—2015年食用菌产业数据,揭示了食用菌产业的分散化、边缘化、不均衡的空间分布特征。从资源状况、社会经济、交通区位3个方面提出了物流节点等级的评价指标体系。依据货运联系强度模型确定轴心城市辐射范围,构建了以昆明市、曲靖市、楚雄州为中心城市圈,辐射带动滇东北、滇南的滇中食用菌物流圈和以大理州为物流核心、辐射带动滇西北地区的滇西食用菌物流圈。并以此形成云南省食用菌轴辐式物流网络。     

含流体层的河谷场地对地震波散射的间接边界元法模拟

结合单相介质动力格林函数和流体域格林函数,将间接边界元方法拓展到含流体层河谷对地震波散射的求解,并结合具体算例进行大量参数分析。研究结果表明,含流体层河谷地形对平面P波、SV波入射时的地震响应受控于入射波频率、入射波角度及流体深度等多种因素。总体来看:① 在低频域内,含流体河谷底部及附近地表的频谱特性与不含流体的河谷反应基本一致;② P波入射时在水层体系共振频率处,河谷底部位移缩小效应显著,而此频率处流体表面位移达到最大;③ 流体层具有吸收地震波能量的作用,流体深度越大,河谷表面及附近地表的地震动位移越小。研究成果可在一定程度上为河谷地形附近地震动效应的评估及防震减灾工作提供理论依据。      

小清河口水质污染现状及富营养化评价

根据2009年8月、2010年5月和9月3个航次的监测数据,探讨了小清河口水质污染程度及富营养化状况。结果表明:小清河口水体污染严重,DO%平均值小于80%,其中盐度小于10的区域仅为40%;DIN平均值7.00mg/L,超过二类海水标准的23倍,CODMn平均值为7.98mg/L,是二类海水标准的2.6倍。亚硝酸盐浓度偏高,平均值大于0.1mg/L,最高值达0.55mg/L。易降解有机物占总有机物的比例为30%左右。综合营养状态指数法(TLI)评价显示,小清河口盐度小于15的水体TLI值大于70,处于重度富营养级,盐度15～25之间仍为中度至轻度富营养水平。因此小清河口污染治理十分迫切,应从源头加强对小清河口污染物排放的控制。     

1980-2010 年和田绿洲土地利用变化空间耦合及其环境效应

在气候变暖、西部大开发及2009 年以来实施的19 省市对口援疆建设背景下,和田绿洲面临着全方位经济发展所引发的水土资源需求的巨大挑战。为此,基于研究区3 期18 景TM/ETM+遥感影像目视解译,从空间耦合角度分析了和田绿洲1980-2010 年土地利用变化及其环境效应。研究表明:① 1980-2010 年,和田绿洲土地利用时空变化显著。耕地、城乡工矿居民地面积分别增加了32.32%、142.23%,灌丛与荒漠草地面积分别减少了23.12%、18.82%。新增耕地主要源于草地、未利用地开垦及毁林开荒。绿洲耕地向西北方向逆盛行风向扩张,其质心年平均偏移16.5 m。② 中游绿洲区与下游荒漠区的绿洲面积、土地利用程度综合指数、信息熵与均衡度等分别呈现上升与下降相反趋势。这种以耗水量为纽带的空间耦合源于中游耕地扩张导致的下游径流量逐年减少而造成的下游土地退化。③ 耕地扩张提高土地利用综合水平的同时,林地与草地遭受破坏,土地利用结构信息熵上升,过渡带植被受损严重,系统不稳定性增强,威胁到和田绿洲稳定,进而危及塔里木河下游生态安全。故建议进一步调整农业内部产业结构,缩减高耗水量作物种植面积,严禁以各种名义的开荒;制定塔里木河流域地表水分配法案,立法保障关于地表水分配、增加生态用水等规定严格实施,同时严禁地下水过量开采。     

基于松散地层标准化的三维建模

由于北京的地理位置较为特殊,地质构造较为复杂,冲洪积扇和古河道等作用较为多样,第四纪地层剖面标准化工作进行的还不够详尽,发展较其他城市稍显滞后。本文通过前人对北京市平原区第四纪地层的划分,在已有基准孔网和三维结构的基础上,对常营地区第四纪地层进行了更为详尽的标准化分层(共分为39层),进而利用计算机建立了标准地层数据库,完成了三维准自动化地质体模型构建工作,实现了地面沉降模型与视电阻率属性模型的耦合显示,进行了基本分析,验证了研究区相同流域,距离1km2的区域通过标准化分层自动构建地质体模型。     

基于分数阶Fourier变换的声波测井全波列特征时频分析

目前,阵列声波测井信号处理大多在时间域或频率域中进行。但是,单纯的时间域或频率域方法有很大的局限性。为了打破这些局限性,笔者将分数阶Fourier变换方法用于阵列声波测井信号的分析之中,研究了不同性质储集层中信号幅度随分数阶Fourier变换阶数变化的规律。实验结果表明:在干层,幅度呈"1"型分布;在水层,幅度呈"Y"型分布,"Y"的两支开口较小,在阶数大于0.3的区域中,幅度较大;在油层,幅度呈"Y"型分布,"Y"的两支开口较大,在阶数大于0.6的区域中,幅度较大。因此,分数阶Fourier变换在提取阵列声波测井蕴含的储集层流体性质信息方面具有很好的前景。     

天线罩疏水层老化对微波辐射计观测的影响分析

地基微波辐射计因天线罩疏水层老化,在雨天探测时天线罩上易形成积水从而造成探测性能的不稳定,是影响其在科研业务中广泛应用的关键问题之一。本研究利用2017—2018年北京地区6台微波辐射计降雨期间的观测数据,分析天线罩疏水层老化对其观测亮温的影响,结果显示随着天线罩使用时间的增长,尤其是使用3个月以后,降水时亮温增大的幅度明显变大,降水结束后亮温增大的持续时间也有增长趋势。同时,在北京南郊站开展的微波辐射计天线罩淋雨试验结果表明,天线罩使用40 d以后,随着天线罩污染老化,淋雨时观测亮温增大的幅度呈跳跃式增长,且淋雨结束后亮温仍然偏高,最长时间达2 h以上。因此,为提高微波辐射计观测数据的可用性,建议在实际使用过程中每季度更换一次天线罩,对于京津冀等重污染地区可根据实际情况适当提高更换频次。