准南煤田硫磺沟矿区向斜-承压式煤层气富集模式

通过系统收集、分析准南煤田硫磺沟矿区最新的勘探资料和生产资料,对影响硫磺沟矿区煤层气富集的煤阶、构造、水文、盖层等诸多因素进行研究。结果表明:多期构造活动形成了阿克德向斜及其北翼逆断层,三角洲平原沼泽控制了厚煤层发育,扇三角洲相、河流相、湖泊相控制了封盖层,火烧区影响下的弱径流地下水动力系统封堵了煤层气。上述因素共同控制了硫磺沟矿区向斜-承压煤层气富集模式。具有深埋藏、高矿化度地下水及封闭盖层条件的阿克德向斜轴部和临近轴部的两翼地区为煤层气有利富集区。     

基于VIIRS数据的哈尔滨市秸秆焚烧火点监测

采用哈尔滨市2020年秋收季开始至2021年春耕季结束的VIIRS SDR 742 m分辨率下的第5、7、11波段反射率产品和13、15、16波段亮温值产品,分析火点像元亮温特征及与背景亮温的偏差来提取哈尔滨市秸秆焚烧火点信息,对VIIRS卫星影像数据提取算法进行验证,同时对火点监测算法监测到的哈尔滨市秸秆焚烧火点进行时空分布研究。结果表明,此算法监测率较高,可以为监管部门提供重点有效的监测信息,提高对重点区域的监管力度。     

河流氮输出对人类活动净氮输入的响应

由人类活动产生的氮排放是影响河流氮通量输出的关键,本研究基于人类活动净氮输入模型和流域分布式水文模型(SWAT),计算了山美水库流域2001—2010年人为氮排放强度,模拟估算了同期的河流氮通量,对山美水库河流氮输出与人类活动净氮输入(NANI)之间的响应特征进行研究。结果表明,2001—2010年间,山美水库流域年均人类活动净氮输入强度为11 023 kg N·km^-2,其中氮肥施用量占NANI总量的60%,是NANI的主要来源;河流氮通量的年际变化特征深受河流年径流变化影响,与NANI并无显著相关;NANI、滞留氮库以及自然背景源对流域河流氮输出总量的贡献率分别达到52%、44%和4%,包括NANI和滞留氮库在内的人为氮输入是影响山美水库流域河流氮通量输出的关键因素。     

全波形机载激光雷达绝对辐射定标与不确定性分析

为揭示全波形激光雷达回波在森林等植被区域多回波信号的特征和对目标识别分类的影响,以激光雷达方程为模型基础,利用朗伯体目标为地面参考,提出了将激光雷达波形参数标定为后向散射截面、后向散射系数和漫反射率等物理量的方法,实现了机载小光斑全波形机载激光雷达数据绝对辐射定标。对两个不同实验区的LMS-Q680i数据标定结果表明,漫反射率与参考反射率相对误差总体分别小于10%和5.5%,误差标准差分别为0.044和0.077,有效消除了条带间差异。推导了多回波的激光雷达方程组,比较了相同系统在不同观测条件下的定标常数变化,重点分析了全波形激光雷达在穿透性目标上的多回波现象造成的能量衰减,及其对辐射定标结果的影响,证明了多回波现象是造成多回波信号减弱的主要原因。该现象是当前技术体制下激光雷达观测过程本身存在的缺陷,对基于激光雷达辐射信息的目标识别分类带来了一定的挑战,也是多光谱、高光谱激光雷达辐射信号定标必须解决的问题。     

基于机器学习的卫星导航系统全球定位性能评估方法研究

针对卫星导航系统伪距相位、广播星历等观测数据，本文采用特征提取和模型回归等技术手段，从数据类型和观测时间两个维度寻找数据内在特征，挖掘出海量测站数据之间的特征关联，并采用机器学习方法评估卫星导航系统全球定位性能.本文所提出的评估方法在实际测站数据上进行了验证，中国及周边区域12个测站模型定位精度1-平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error, MAPE)的均值为92.36%，最差为PTGG站，1-MAPE为89.26%；全球范围120个测站模型定位精度1-MAPE的均值为86.59%，最差为SCOR站，1-MAPE为81.46%，与传统数理统计框架下得到的实测值较为吻合.实验结果表明：基于机器学习模型评估卫星导航定位性能的方法可行有效，机器学习模型在大数据统计分析中具有强评估能力和高泛化性，突破了现仅用传统数理统计的全球定位性能评估思路.     

ERA5再分析资料在辽宁省的适用性分析与订正

为系统研究ERA5再分析资料在辽宁省的适用性，本文基于近10a辽宁省62个地面站和9个探空站（省内4部，省外5部）资料，提取了温度、湿度、气压、风场等业务和研究中常用物理量，采用统计分析方法对ERA5资料在辽宁省的适用性进行了分析，并尝试使用机器学习的方法订正ERA5资料的偏差。结果表明：在地面观测要素分析中，2 m温度相关系数普遍较高，均方根误差普遍偏低，辽河流域及其西侧地区效果好于其他地区；10 m风速对比结果总体稍差，U分量相关系数总体低于V分量；ERA5资料质量有明显的月变化特征，相关系数总体呈现春秋季节高于夏冬季节，且相关系数总体较高的季节，均方根误差也普遍偏高。在高空观测要素分析中，辽宁中部地区的数据质量要高于东西部两地区，温度的平均相关系数最高，相对湿度相关系数平均较低，均方根误差总体较大；相对湿度的相关系数在春夏之交时最低，夏季上升较快，夏秋之交时达到最高，相关系数快速上升的月份，均方根误差也呈现出快速上升的趋势；高空U风场和V风场的均方根误差总体相差不大，且均方根误差月变化相一致，总体经向风（V风场）质量低于纬向风（U风场）。通过机器学习的订正方法有效提升了地面温度和相对湿度的应用能力，使ERA5地面温度资料的均方根误差缩小0.5～1.0℃，使地面相对湿度资料的均方根误差缩小最高可达26%。     

河南省分类强对流天气概率预报方法研究与应用

采用每日4次0.75°×0.75°的欧洲中心再分析资料和2006-2015年4-9月河南省117个国家自动站冰雹、雷暴大风和短时强降水3类强对流天气实况资料,基于"邻(临)近原则"构建了河南分类强对流天气的网格点历史个例库,计算了逐日分类强对流天气物理参数和其15 d滑动气候平均值.综合考虑环境物理参数相对稳定性及其与...     

“21·7”河南极端强降水特征及环流异常性分析

基于国家自动站及区域自动站降水观测资料、欧洲中心大气再分析资料（ERA5）分析了河南“21·7”过程的降水特征及环流和物理量的异常性，并对比1981年以来郑州和鹤壁50 mm以上强降水过程的物理量特征。结果表明：1）“21·7”强降水过程在累计降水量、强降水覆盖范围、日雨量和小时雨强等方面均表现出显著极端性，过程累计降水量超过400 mm的站点集中分布在太行山东麓沿山地区和伏牛山东侧迎风坡一侧，与地形关系十分密切。2）南亚高压增强东伸，副热带高压异常偏强偏北，低纬度地区活跃的低值系统等大气环流异常，导致了水汽稳定持久向河南输送，太行山和伏牛山沿山一带水汽辐合偏离气候态最强超过-10σ，表现出显著极端性。3）“21·7”过程中，动力条件的异常特征十分显著，200 hPa的辐散中心分别位于伏牛山和太行山东麓沿山一带，相较历史气候态偏离度达到2σ～5σ；伏牛山沿山一带850 hPa涡度偏离气候态程度较太行山东麓一带更大，达6σ；而700 hPa上升运动则是太行山东麓一带极端性更强，标准差达-3σ～-5σ。4）与1981年以来同区域暴雨过程相比，“21·7”过程中，850 hPa涡度和700 hPa垂直速度的标准差为历次过程最大（最小）或次大（次小）者，对暴雨极端性有指示意义，地形附近历次暴雨过程物理量统计显示，伏牛山和太行山东麓的850 hPa辐合及700 hPa垂直速度平均偏离气候态超过3σ（-3σ），且偏离程度与日雨量呈正相关。