虚拟地形环境中的空间认知问题初探

虚拟地形环境是一个由计算机生成的以视觉感受为主,包括听觉、触觉可感知的综合模拟系统.本文简要介绍了虚拟地形环境空间认知的相关理论,并在多感觉通道空间认知、交互性、空间认知功效影响因素等方面进行了探讨.     

虚拟数字视频积分器的研制及应用

从理论和实际两个方面具体的论述了虚拟数字视频积分器的原理和研制过程，简化了数字天气雷达系统的强度场数字处理终端。把所有的数字处理和计算交给电脑完成、从而用虚拟的终端代替了原来的数字视频积分器(DVIP)。     

冷涡对两类对流系统结构演变作用的个例模拟对比分析

2015年8月22日,在同一冷涡背景下,华北东北部形成了多单体风暴,而在黄淮地区出现飑线过程。本文根据观测资料给出冷涡对中尺度对流系统发生发展的动力和热力作用,并基于WRF中尺度数值模式的模拟结果,对比分析了两类对流系统的形态结构演变和运动过程的差异、差异产生的原因及冷涡的作用,主要结论如下:(1)两类对流系统均位于冷涡后部,但形态演变和运动过程差异显著,北部分散性对流受地面风辐合及地形抬升的共同影响发展形成多单体风暴,呈西北—东南排列,主要以前向传播的方式缓慢向东南偏南方向运动,带来短时强降水为主的天气;南部线状对流由山东西北部和河南北部形成的多个孤立单体合并后形成,随后在黄淮地区发展为飑线系统,在平流移动为主的作用下向东南方向快速运动,产生雷暴大风和冰雹天气。(2)北部多单体风暴在冷暖气团交界面形成,位于冷涡西南象限,低层水汽和能量充足;新对流单体在边界层被触发后,沿着低层切变线向高能区传播。(3)南部飑线系统在冷槽后的地面干暖区低压带中形成,中尺度对流系统产生的冷池和雷暴高压的出流与环境相互作用,低层水汽条件转好,使得单体不断传播和合并,发展为飑线系统。(4)中层后部入流的强度和环境水汽条件对两类对流系统组织化过程有不同影响,飑线中层后部入流的增强主要来自环境西风分量的增加,与冷涡发展演变使得环境风场增强有关;北部对流湿层深厚,所处的中层风场弱,不利于多单体风暴组织化发展;南部飑线系统位于更强的环境西风引导气流中,后部中层入流强、高层环境空气干,有利于强下沉气流形成,从而促进雷暴高压和冷池的发展,强下沉气流还使中低层的风速增加,垂直风切变增强,有利于对流单体组织化发展形成线状对流。     

CLDASSD: Reconstructing Fine Textures of the Temperature Field Using Super-Resolution Technology

Before 2008,the number of surface observation stations in China was small.Thus,the surface observation data were too sparse to effectively support the High-resolution China Meteorological Administration’s Land Assimilation System(HRCLDAS)which ultimately inhibited the output of high-resolution and high-quality gridded products.This paper proposes a statistical downscaling model based on a deep learning algorithm in super-resolution to research the above problem.Specifically,we take temperature as an example.The model is used to downscale the 0.0625°×0.0625°,2-m temperature data from the China Meteorological Administration’s Land Data Assimilation System(CLDAS)to 0.01°×0.01°,named CLDASSD.We performed quality control on the paired data from CLDAS and HRCLDAS,using data from 2018 and 2019.CLDASSD was trained on the data from 31 March 2018 to 28 February 2019,and then tested with the remaining data.Finally,extensive experiments were conducted in the Beijing-Tianjin-Hebei region which features complex and diverse geomorphology.Taking the HRCLDAS product and surface observation data as the"true values"and comparing them with the results of bilinear interpolation,especially in complex terrain such as mountains,the root mean square error(RMSE)of the CLDASSD output can be reduced by approximately 0.1℃,and its structural similarity(SSIM)was approximately 0.2 higher.CLDASSD can estimate detailed textures,in terms of spatial distribution,with greater accuracy than bilinear interpolation and other sub-models and can perform the expected downscaling tasks.     

基于能见度及AOD数据的北京市PM2.5浓度的反演

选择北京市为研究地区,对2014～2017年AERONET（Aerosol Robotic Network）提供的CE-318太阳光度计440 nm波段反演的气溶胶光学厚度（AOD）进行风速订正,对订正后 AOD 日均数据与同期地面监测站PM2.5日均浓度数据做季节相关性分析并建立回归模型。又引入能见度因子并利用广义差分法构建2015～2017年北京市AOD与PM2.5浓度、能见度的三元回归模型,最后将2014年数据分为污染日和非污染日分别进行模型检验。结果表明:AOD与PM2.5浓度存在显著的线性正相关性,且存在季节性差异,夏季相关性最强、秋季次之、春季和冬季最低。引入能见度因子并消除自相关后,四季的模型相对误差均显著减小,模型拟合优度显著提高。检验结果为四季整体的平均相对误差在21%～31%范围内,与前人的结果相比拟合曲线的准确性得到了明显地提高。且模型对低PM2.5浓度日的模拟效果较好,对于高PM2.5浓度日的模拟效果较差。本研究对构建北京地区PM2.5浓度长期的历史数据具有重要的科学意义。     

气候变化背景下我国周边海域热带气旋灾害风险评估与区划

针对气候变化背景下热带气旋的演变趋势与灾害风险,探讨了我国周边海域热带气旋强度及频数的气候变化特征,从风险分析的角度提出了热带气旋灾害风险概念框架,基于风险评价指数法初步构建了风险评估的指标体系和数学模型,应用GIS技术实现了我国周边海域热带气旋灾害风险的等级区划。结果显示,在气候变化背景下,我国周边海域热带气旋频数和平均强度在近60年来呈现弱的下降趋势,但近10年来,台风及以上级别热带气旋频数和强度极值明显增加;热带气旋灾害高风险区位于南海北部和菲律宾海东部洋面。      

基于对流参数的洋口港地区雷暴预报方法研究

文章分析了洋口港地区2001-2009年4-9月1645个样本22种对流参数与雷暴事件的相关性以及这些参数的统计特征。结果表明,各对流参数月际分布差异较大,各参数与雷暴事件相关系数也不同。因而选择沙氏指数SI、全总指数TT、杰弗逊指数JI、抬升凝结高度温度tcl_t、上下层温差dt_58、大气可降水量Pw、风暴强度指数SSI等7个对于雷暴活动具有较好相关性的因子,并考虑到4-9月月际分布差异,使用不同月份Pw、SI、TT、JI的不同阈值作为排空因子,不’同月份SSI、tcl_t、dt_58的不同阈值作为预报因子,使用二级逻辑回归法建立排空方程和预报方程,同时对所建立各月预报方程进行了检验和拟合结果分析,并对2010年4-9月样本进行试报,预报效果较好。     

基于接收阵列的时域地震波束形成方法

地震勘探中,针对目的层地震数据信噪比较低情况,为改善信噪比,本文提出一种基于接收阵列的时域地震波束形成方法(TSBBRA).该方法的理论依据是波束形成原理,文中通过对相控震源激发定向地震波场的分析,提出在反射地震勘探中,在信号接收端同样能生成定向地震波的思路.具体地,论文给出在地震数据集上先对单炮记录分组,再对组内记录时域内延时、叠加,生成对应定向地震波场的地震记录的方法.TSBBRA方法适于杂波干扰强,且杂波与目的层反射波方向不一致的地震条件.本文先通过波场模拟,展示了TSBBRA方法具有形成定向地震波场的能力;而后通过对比相控震源与TSBBBRA时间剖面,说明了TSBBRA方法的有效性;最后在吉林某油页岩矿区,用TSBBRA方法,分别针对浅层目标与深层目标,生成定向地震波数据.与原始数据相比,目标层信噪比提高了3~35 dB,在时间剖面上观测到的深部目标信号从200 ms扩展到1000 ms,TSBBRA剖面资料与测区附近区域的地质与地震资料一致.由此得出结论,TSBBRA方法有助于改善目的层地震资料信噪比,当关注深部目的层时,由于TSBBRA方法能有效压制噪声,因此可用于能够实现更大的勘探深度.实验中,我们给出了浅层勘探结果,由于本方法对震源及观测系统没有限制,实际应用中TSBBRA方法可作为深部资源勘探领域提高深部地震资料信噪比的有效方法.     

淮北采煤塌陷区小型湖泊轮虫群落结构的季节变化

2005年3月至2007年2月对淮北采煤塌陷区两个小型湖泊(南湖和乾隆湖)轮虫的群落结构进行了连续两年的调查.南湖共检测到轮虫9属14种,乾隆湖共计15属27种.乾隆湖轮虫年平均密度为1916 ind./L,约为南湖(198.4 ind./L)的近10倍.乾隆湖和南湖轮虫的最大密度分别为6915和1185 ind./L.在南湖和乾隆湖轮虫的季节动态中,冬、春季以前额犀轮虫为主,夏、秋季以多肢轮虫、异尾轮虫为主.在南湖,长肢多肢轮虫、暗小异尾轮虫和小链巨头轮虫分别占年平均密度的24.4％、24.0％和23.0％.在乾隆湖,暗小异尾轮虫、长肢多肢轮虫和裂痕龟纹轮虫分别占年平均密度的31.5％、27.2％和7.3％.南湖和乾隆湖轮虫的Shannon-Wiener指数范围分别为0～2.06和1.28 ～2.68,平均值分别为0.67和1.99.水温、营养盐和浮游植物生物量对淮北采煤塌陷区小型湖泊轮虫的群落结构具有重要影响.     

试论地球内部流体与地质作用——现代地质科学研究思考

把以地球固体部分作为主要研究对象所建立起来的地质科学称为传统地质科学,它只在该学科研究的起点——沉积地质学和学科研究的最终目的——成矿地质学两个领域不自觉地将地球内部流体放到了重要地位,而在其间的绝大多数研究则忽略了对地球内部流体的讨论,在其原有的知识体系范围内已找不到关于地球内部物质和能量转移、转换等方面所存在的大量问题的解决途径和完整答案。现代地质科学的发展已经开始将地球内部流体作为主要研究对象,并将其贯穿到了所有地质学研究的领域当中。其基本出发点应是：地球内部流体广泛存在,并永不停息地运动着,它与固体地球部分同样重要,是现代地质科学研究的主要对象。它不仅在各种地质作用中起着极其重要的作用, 而且, 它基本上可以认为是一切地质作用的最初根源, 也就是说, 流体作用贯穿于一切地质作用( 包括构造活动、岩浆作用、变质作用、沉积作用、成矿作用、地质自然灾害等) 过程的始终。地球内部一切地质作用又通过地球内部流体有机地统一在一起。可将地球内部流体按其与特定地质作用的关系划分为具包含循环性质的初始流体、过程流体和终结流体三类。针对目前的研究大量地集中在过程流体和终结流体方面的现状, 在体现现代地质科学和传统地质科学本质区别的地质作用初始流体方面进行了系统整理和论述, 并提出了可能成为现代地质科学基础性学科的(地球内部) 流体统一地质学。