水资源区域再分配问题的设计方案

苏联水资源区域再分配的设想,并不是新近出现的事。1871年雅·杰姆钦柯就曾提出利用西伯利亚河川径流向南部干旱地区供水的主张。本世纪四十年代,莫·达维多夫曾研究过从鄂毕河、额尔齐斯河和叶尼塞河向哈萨克斯坦和中亚细亚自流调水方案。     

张衡一号感应磁力仪数据闪电哨声波自动识别

张衡一号卫星感应式磁力仪（Search Coil Magnetometer,SCM）探测到了大量的低频电磁波动数据.本文探索从中自动识别闪电哨声波（Lightning Whistler,LW）的算法,相关结果对进一步研究空间天气闪电事件的时空变化规律具有重要研究意义.首先,以20 s的时间窗提取SCM原始波形数据,再对其做短时傅里叶变换（Short-Time Fourier Transform,STFT）得到时频图;接着,以LW在时频图中呈现明显的L形态特征为依据创建LW时频图像数据集,该数据集包括316个LW时频图,8000个非闪电哨声波的时频图;再对时频图像进行灰度化处理和尺度缩放处理以降低计算维度,同时增强闪电哨声波特征;通过设计模糊卷积核,对图像进行卷积计算以滤除大量阶跃边缘信息的影响;基于LW的形态特征设计L形态卷积核,对图像进行卷积处理以进一步增强图像中的L形态特征.最后,将增强后的L特征图输入支持向量机（Support Vector Machines,SVM）进行分类识别.大量数据处理实验结果表明：本文提出的闪电哨声波自动识别方案有效,其识别效果在精度、召回率、F1值（F1 score）和接受者操作特性曲线面积（Area Under Curve,AUC）指标上均达到94%以上.

     

CSES卫星观测的赤道电集流特征

本文利用2018年8月到2019年12月期间我国张衡一号电磁监测试验卫星(CSES)所观测的地磁数据,反演了赤道电集流(EEJ)电流密度的纬度剖面;通过选取的4729个清晰的EEJ事件,分析了在地方时(LT)14:00附近的EEJ特征.研究结果表明：在地磁平静期间,CSES卫星观测的EEJ电流密度的峰值位于磁赤道附近,其平均幅度约为27 mA·m^-1.该幅度小于CHAMP和Swarm卫星的观测结果,这与2018—2019年期间太阳活动水平较低(平均F_10.7指数约为70 sfu)有关,此外也与CSES轨道所处的地方时相关.平均而言,EEJ的主瓣宽度约为4°,主瓣和旁瓣的峰值电流密度之比约为2.7;在本文所关注的事件中,东向EEJ事件约占83%,西向EEJ事件约占17%;这个比例与CHAMP卫星的观测结果稍有不同,与14:00 LT附近西向EEJ出现的概率较低有关.东向EEJ的峰值电流密度对经度、季节和太阳辐射水平有显著的依赖性.EEJ峰值密度随经度变化呈现明显的4波结构,可归因于低层大气非迁移潮汐的作用.EEJ峰值电流密度有明显的季节依赖,其幅度在春秋分较大,冬夏季较小.在2018—2019年期间,尽管太阳活动水平较低,EEJ峰值密度随太阳辐射水平的增加而增加.

     

基于智能语音技术的闪电哨声波自动识别

闪电哨声波是一种重要的电磁波动,了解其传播特征及传播过程有助于揭开圈层电磁耦合机理.从卫星观测资料识别闪电哨声波通常需要将原始电磁波形进行滤波处理再转化为时频图像,最后采用目视方法识别图像中的色散状形态,整个过程消耗大量人机时间和内存资源,不能满足张衡一号(ZH-1)卫星观测的海量电磁场数据处理的需求.针对该问题,鉴于闪电哨声波原始波形数据能够通过播放器产生降调的声音,本文打破以视觉分析为主的闪电哨声波研究惯例,首次采用语音智能技术研究其自动识别算法.首先,以张衡一号卫星感应磁力仪(SCM)的VLF波段的波形数据为研究对象,截取时间窗口为0.16 s的波形数据作为音频片段;然后对该片段进行去趋势处理;基于梅尔频率倒谱系数(MFCCs)能够刻画人耳的听觉机理,提取闪电哨声波的MFCCs特征;其次,构建长短期记忆(LSTM)神经网络并输入波形数据的MFCCs特征训练分类模型;最后利用MFCCs特征和训练得到的LSTM分类模型实现闪电哨声波自动识别.通过对10200数据集(5100段包含闪电哨声波,5100段无闪电哨声波)上开展实验发现：该方法的准确率为96.7%,召回率为84.2%,调和平均得分(F1-score)为90.0%,AUC(Area under Curve)评分为90.1%,而且消耗的时间成本是2.28 s,消耗内存资源是82.89 MB;当前最优的基于时频图的闪电哨声波识别算法在本数据集上的准确率为97.3%,内存消耗为233 MB,在CPU上处理0.16 s的片段数据所消耗的时间是6.71 s,内存消耗和时间消耗比较严重.相比而言,基于智能语音的闪电哨声波识别算法准确率略低0.6%,但能够节约66%的时间成本以及65%的内存资源.这表明该算法不仅仅适合从卫星观测的海量数据中快速准确识别出闪电哨声波,且更适合应用于星载识别.

     

强震前ELF/VLF磁场的扰动特征统计研究

本文利用DEMETER卫星记录的变化磁场数据统计研究了2005-2009年北半球7级以上强震前后空间磁场的扰动特征.在震中±10°范围内利用震前2个月至震后1个月的5年同期观测的ELF/VLF[370～897 Hz]频段磁场功率谱密度数据构建了背景场,定义了表征空间磁场在地震时段相对于背景场的扰动幅度指标.统计研究发现26个强震中42％的地震主要表现为震前磁场扰度幅度逐渐上升,超过3倍标准差,随后在扰度幅度下降过程中发震.35％强震在地震前10天内最大扰动幅度超过3倍标准差,在扰度幅度处于最高值期间发震,震后磁场扰动幅度逐渐回落.23％的强震在震前震后无明显规律.随机事件测试发现在空间天气平静且无强震条件下随机地点上空的磁场无明显的时空演化规律,且随机地点上空的空间磁场相对于背景场的平均扰度幅度很小,最大扰度幅度从未超过2倍标准差,并且没有明显的随时间变化特征.     

岩石非均匀性对地震活动状态影响的数值模拟研究

地震的孕育、发生与震源位置及其岩石力学性质有着密切的联系,本文借助数值模拟方法研究了岩石均质度在岩样变形直至破裂过程中对声发射事件活动状态的影响。数值模拟结果表明,岩石非均匀性对岩样声发射活动状态的时间演化过程有着较大影响,所得结论进一步支持了分区研究强地震前兆异常的必要性。     

汶川地震综合参数处理与地震台网救灾作用研究

汶川特大地震发生后,全球地震台网都对汶川8.0级地震作了快速反应,仅仅地震速报已经无法满足特大地震的挽救生命及救灾的需要,本文研究了世界主要地震台网在汶川特大地震后的反应和产出,提出了我国地震台网必须反思只重视"地震速报"的作法,建议我国地震台网必须结合大地震救灾实际,研究地震台网综合快速地震动和震源参数产出,以适应政府和人民抗震救灾的需要.     

天山新疆段植被物候特征及其气候响应

基于MODIS的MCD12Q2数据,采用趋势分析和相关性分析方法,结合遥感降水和气温数据产品,探求了天山新疆段2001—2014年植被物候的时空变化及其影响因素的相对作用。天山新疆段植被物候始期呈明显的垂直地带性分布特征,集中于3月10日至5月15日,全区14年平均值为3月20日;植被物候末期具有纬度地带性分布特征,集中于10月1日至10月25日。天山新疆段植被物候始期在山区呈不显著推迟趋势,绿洲和平原呈不显著提前趋势;植被物候末期主要呈不显著提前趋势;降水量和气温是影响天山植被物候期的重要因素。物候始期受当年春季气温的影响最为显著,也受到前一年冬季降水量的影响,其与降水量呈正相关,与气温呈负相关。夏季和秋季降水量是天山新疆段植被物候末期的主要影响因素。     

内蒙古牧区暴风雪风险评估研究

暴风雪天气是内蒙古草原牧区危害严重的气象灾害之一。为了更确切的了解暴风雪灾害天气的特征,分季节对暴风雪天气进行了类型,即秋末初春暴风雪天气、隆冬暴风雪天气、春末初夏湿雪冷雨型暴风雪天气;通过因子分析法、灰色关联分析对三种类型暴风雪天气进行分析,发现上述三种类型暴风雪天气都为风、雪、寒潮灾害群天气;每个季节最主要的影响因子不同,导致的灾害程度不同;因此掌握各个季节暴风雪天气的特征对预报员提高预报预警水平很有实际意义。尝试使用BP神经网络法、支持向量机对暴风雪灾害等级进行评估,通过与根据灾情评定的灾害等级对比分析,发现SVM方法的评估效果优于BP神经网络法,因此,基于数值预报产品通过SVM方法做暴风雪灾害预警产品成为可能,可为暴风雪灾害预报预警业务提供客观参考依据,能够提升预报服务效果,减少灾害损失。     

哈萨克斯坦景观地球化学与金属矿床普查

1∶50000的金属量测量,是哈萨克斯坦普查金属矿床行之有效的主要方法之一.哈萨克斯坦地球物理托拉斯首先将这种方法应用于普查找矿,并从1949年起逐步投产.1949以来,先后在70余万平方公里的面积上进行了1∶50000的地面金属量测量,采集了约7000万个样品,其中的个别样品分析了30～40个元素.运用数理统计方法处理上述资料,查明了几万个地球化学异常,其中有些异常比较