基于Hilbert空间分区和Geohash索引的并行Ripley's K函数

作为二阶点模式分析方法,Ripley's K函数（简称K函数）以距离为自变量探测不同尺度下点事件的分布模式及演变规律,在生态学、经济学、地理学等诸多领域得到广泛应用。然而,随着点规模的增加,估计与模拟阶段点对距离遍历计算时间开销激增,严重制约了K函数的应用,算法流程优化与并行加速成为应对海量点数据下K函数性能瓶颈及可计算性问题的关键技术手段。针对默认数据分区未考虑点事件空间邻近性导致跨节点通讯成本高昂且K函数距离阈值较大时索引优化失效的现象,本文提出一种基于空间填充曲线的K函数优化加速方法。该方法采用Hilbert曲线构建空间分区,在顾及数据空间邻近性的前提下减少分区间数据倾斜和通讯开销;在分区基础上,利用Geohash编码改进各分区内本地空间索引策略加速点对距离计算。本文以湖北省工商企业注册数据为例,通过对比实验分析了默认分区无索引、KDB分区组合R树索引、本文Hilbert分区组合Geohash索引算法在不同数据规模、距离阈值、集群规模下的计算耗时。结果表明,300 000点数据规模下本文方法的时间开销约为默认分区无索引方法的1/4,9台节点下加速比超过3.6倍。因此,该方法能有效提升分布式环境下K函数计算性能并具有良好的可伸缩性,可为其他点模式分析方法的优化提供参考。     

琼州海峡一次持续性海雾过程分析

利用中国第一代全球大气/陆面再分析产品(China’s first generation global atmospheric/land surface reanalysis product,简称CRA),结合地面自动站观测、中国气象局陆面数据同化系统的能见度格点数据、葵花8号卫星资料,分析了2021年1月21—26日琼州海峡一次持续性海雾过程的发展演变、环流形势以及边界层特征,同时分析了两种不同类型雾的形成机制。结果表明：(1)21—22日为低层冷空气扩散形成的锋面雾;23—26日为冷高后部偏东气流型平流雾过程,其中23日23:00至24日14:00大雾发展最强盛,连续12个时次出现特强浓雾,最小能见度达25 m。(2)锋面雾阶段,偏北风影响,风速为1～3 m/s;平流雾阶段,偏东风影响,风速为4～6 m/s。(3)锋面雾阶段,水汽辐合中心位于琼州海峡南岸至海南岛东北部陆地,大雾在陆地开始发展。平流雾阶段,水汽辐合中心位于琼州海峡北岸至海南岛东部海面一带,大雾自海上发展。(4)锋面雾阶段,逆温层在950 hPa左右高度发展,为下冷上暖的平流配置;平流雾阶段,950 hPa以下均为暖平...     

高精度高空风预报技术探讨

针对航天气象保障中高分辨率高空风的预报需求，利用欧洲数值预报、GRAPESGFS、导航探空数据，通过WRF模式直接输出、高空风模式产品融合、动力统计订正等方法实现了20 km以下逐250 m的高空风短期预报，并选择2019年11月—2020年3月进行试验，结果表明：U风预报好于V风；5～14 km高空风预报效果好于其它层次；在模式产品融合基础上进行的动力统计订正，预报效果最好，对于同层U、V风，4 m/s偏差内预报准确率为77.4%,6 m/s偏差内预报准确率为93.2%。     

利用重力地质法反演南极阿蒙森海海底地形

根据船测单波束数据和V30.1重力异常模型,采用重力地质法(GravityGeologicMethod,GGM)反演得到南极阿蒙森海1’×1’分辨率海底地形。在精度分析中,首先通过GGM反演模型与其他常用的水深模型对比,验证了使用GGM水深模型所反演的南极阿蒙森海海底地形的整体精度最高;然后,分析了水深控制点数量和地形起伏度对反演精度的影响,结果表明地形起伏对反演精度影响较大,而通过增加水深控制点数量则能够提高反演精度;最后,对研究区域进行水深分区处理,分析了密度差异常数与外界因素的关系,得出密度差异常数也受地形起伏影响较大,为此提出了一种基于水深分区计算局部区间最优密度差异常数的GGM法,相比采用全局最优密度差异常数反演海底地形,该方法使反演精度有了明显提高。