双雷达风场反演拼图在登陆台风“莫兰蒂”(1614)强降水精细预报中的同化应用试验

利用福建龙岩、漳州、泉州新一代多普勒天气雷达和厦门海沧双偏振雷达探测资料,采用动态地球坐标系下双雷达三维风场反演与拼图技术,基于天气研究和预报模式（Weather Research and Forecasting,WRF）及其资料同化系统,对登陆台风“莫兰蒂”（1614）引起的2016年9月14—15日福建强降水过程进行了双雷达风场反演拼图资料检验及其三维变分同化对强降水精细预报影响的数值试验,结果发现:（1）动态地球坐标系下双雷达反演风场能合理反映实际风场分布状况,其误差相对较小。相较厦门翔安风廓线雷达及厦门探空秒级测风数据,反演风风向（风速）平均绝对误差分别为7.8°（2.6 m/s）及3.4°（1.1 m/s）;（2）反演风场水平方向稀疏化对同化及预报结果极为重要,过密的反演风场资料会给同化及预报结果带来负效果。文中采用18、6、2 km 3重嵌套,在3重嵌套区域均进行同化以及仅在2 km区域进行同化两种情况下,均表现为当反演风场资料水平分辨率提高到0.1°时,同化分析及预报的台风环流开始受到负影响;且当反演风场资料水平分辨率越高时,负效果越明显。敏感性试验结果显示,分辨率取0.2°时数值预报效果最好;（3）以美国国家环境预报中心全球预报系统（National Centers for Environmental Prediction/Global Forecast System,NCEP/GFS）0.5°×0.5°分析场为初值,基于3个不同起报时刻（2016年9月14日14时、20时及15日02时）（北京时,下同）模拟的福建省境内台风内核雨带和螺旋雨带逐时演变、台风路径与强度、逐时降水TS评分和空间相关差异显著,其中14日14时起报试验效果最好;而14日20时起报试验效果最差,这与该试验初始台风大风轴风速明显偏大有关;（4）在上述3个不同起报时刻试验基础上,分别增加双雷达反演风场资料的三维变分同化后,福建境内地面风场和台风内核雨带、螺旋雨带逐时分布、逐时降水TS评分和空间相关、台风环流结构以及U、V风垂直廓线分布均有明显改善,最大正影响时效可达24 h;但仅对1—6 h时效内台风路径有改善。      

基于循环神经网络的单站能见度短临预报试验

由于能见度具有局地性和复杂的非线性变化特征,一直是精细化预报的难点。人工神经网络对复杂变化过程的模拟能力较高,为解决这一难题提供了可能性。本文采用循环神经网络,利用福州气象观测站地面观测数据,建立了福州单站能见度短临预报模型,并就预报能力进行了评估。随机检验结果表明,在1 h、3 h、6 h时效上,循环神经网络的预报与观测的变化趋势一致性较好;均方根误差比基于实况的预报分别减小15.75%、31.66%、41.26%,说明具备较好的预报能力;平均绝对值误差比传统BP神经网络分别减小12.90%、24.45%、 38.99%,表明循环神经网络对能见度预报具有优势,为能见度的精细化短临预报提供了新途径。     

2015—2019年辽宁省暴雨红色预警信号分布及其特征

利用2015—2019年辽宁省发布的暴雨红色预警信号和1605个自动站的分钟级降水资料,统计暴雨红色预警信号和短时大暴雨年际变化和时空分布,分析暴雨红色预警信号的高分布区、易发时段。结果表明：2015—2017年辽宁省暴雨红色预警信号发布站数逐年递增,最大值出现在2017年,发布站数为147个;2015—2018年预警信号准确率提升,提前时间略减少,最低值为2018年,提前时间为19 min;2019年比2018年暴雨红色预警信号发布站数减少59个,提前时间增加29 min;暴雨红色预警信号的空间分布为东南部地区多、中部地区少;暴雨红色预警信号多在夜间发布;在辽宁省发布的50%以上的暴雨红色预警信号中,降水量达到预警发布标准的时间滞后于最大雨强出现时间90 min,最大雨强出现时间为暴雨红色预警信号发布的重要指标。为了达到防灾减灾的服务效果,发布暴雨红色预警信号时,应充分考虑最大雨强出现时间、发布时机、短时大暴雨高发区及地形的影响。     

基于机器学习的重庆长江航道雾图像特征识别研究

基于重庆市境内长江航道雷达站拍摄的雾天气过程影像资料,利用K最近邻、支持向量机、BP神经网络、随机森林等机器学习算法,对无雾和5类有雾天气个例进行图像识别训练,构建雾图像识别模型,并检验了识别准确率。结果表明：机器学习能够有效识别雾图像,随机森林算法的识别效果优于其余3种算法。对于能见度超过1500 m的无雾天气,模型的识别准确率为100%,对于能见度在1000—1500 m范围内的轻雾、能见度低于50 m的强浓雾,模型的识别准确率在90%以上,对于能见度在50—1000 m范围内的雾、大雾和浓雾,识别准确率超过70%。     

超声回弹综合法检测单一构件混凝土强度推定值的保证率分析

在实际工程检测数据的基础上,利用M on te C arlo试验对单一构件混凝土强度推定值的保证率问题进行了分析。30片梁板实测数据分析结果表明:将构件各测区混凝土强度换算值的最小值作为该构件的混凝土强度推定值的保证率范围为79.0%~94.2%,小于《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS 02:88)规定的95%保证率要求,因此,对结构性能鉴定而言该混凝土强度推定值是偏于不安全的,应引起试验检测人员的充分重视。     

南北带强震年度预测能力估计

对中国地震局原分析预报中心测震学科1988～1999年度划定的南北地震带强震(M≥7)危险区进行了回顾和分析。 结果表明, 从过程角度研究前兆地震活动图像及其演变是年度和中短期强震预测的有效途径, 这为南北地震带强震震情跟踪提供了条件。     

2004年印尼8.7级强震前昌黎台的远场电性异常特征探讨

分析了在2004年12月26日印尼8.7级地震前河北昌黎台记录到的自然电位及电场异常, 结果显示昌黎台自电位、 电场正常时段观测到的半日、 半月潮汐波周期变化在震前1个多月发生畸变, 周期消失, 变化幅度相应减小, 震后快速恢复, 且潮汐波记录比震前正常时段更加清晰。 该台地电阻率的观测结果显示起始下降变化比较平缓, 震前一周左右, 变化加剧, 出现多次阶变。 究其原因, 在强震发生前断层的蠕滑作用导致孔隙压力变化, 产生一种可以在岩石中传播的应变波, 由于台站下方岩土层对小应变信号具有很好的放大作用, 所以记录到了这种小幅度的应变波, 也就是远场的静态应变效应。 随着地震临近, 应力作用加强, 远程应变波引起台站下方水位、 水化学性质以及岩石孔隙度、 渗透率等的改变, 导致电阻率、 电场大幅度的阶变, 这反映了远场应变波的动态效应。 当然就异常幅度而言, 应变波的效应还嫌弱一些, 因此昌黎台异常变化可能还叠加了震源区激发的电磁波。     

中国西北侏罗纪煤系显微组分生烃潜力、产物地球化学特征及其意义

从吐哈盆地侏罗纪煤中分离富集了藻类体、孢子体、角质体、镜质体、基质镜质体和丝质体6种主要显微组分,进行了热解及热模拟实验,并对各显微组分热模拟生成的产物热解油进行了碳同位素组成等分析。各显微组分热解生烃潜力及其热解产物热解油的碳同位素组成表明,煤系有机质中藻类体的生油潜力最高,生成的液态烃类的碳同位素组成最轻;孢子体、角质体等陆源富氢组分生烃潜力低于藻类体,生成的液态烃类的碳同位素组成重于藻类体生成的液态烃类,与煤系含油气盆地中原油的碳同位素组成基本一致。这些富氢显微组分应该是煤系有机质中主要的生油显微组分。镜质体和基质镜质体的生油潜力相对较低,其生成的液态烃类的碳同位素组成比一般煤系原油重得多,而且这些组分本身对液态烃具有较强的吸附力,尽管其在煤系有机质中所占的比例很大,仍然难以成为生成液态石油的主要显微组分,只能在高成熟演化阶段成为良好的生气显微组分。丝质体等惰性组分生烃潜力极低,不可能成为生油组分。此外,结合原煤的显微组分组成、生烃潜力和元素分析,提出仅仅以壳质组的含量高低来评价煤的生烃潜力不完全可靠,热解是经济、快速、有效的评价方法。     

地表剥蚀、下地壳流变与造山作用研究进展

岩石圈的流变特性研究已经成为固体地球科学研究中的重要领域,是地球科学新理论、新观点的重要渊源。最近的研究表明,下地壳普遍存在的韧性流是造山作用的重要制约因素。在下地壳物质层流变作用机制的调节下,地表剥蚀作用并不仅仅是传统意义上地表夷平的因素,它还能打破地壳动力学和热力学平衡,引起地壳内物质和结构的重置,进而促成山脉的加剧隆升;地表剥蚀作用的强度既受控于造山带的抬升,也受制于地球外圈层(大气圈、水圈、生物圈)。以天山山脉和喜马拉雅山山脉的隆起、喜马拉雅山山脉的变质作用以及相关的构造活动为例,说明在造山过程中,尽管传统意义上的造山作用与地球内部动力过程,即构造作用有密切联系,但是与构造运动的时空尺度不同,地表剥蚀作用也能够在相对较小的时空尺度内,通过影响和控制造山带下地壳的韧性流动,成为地壳抬升和造山带构造演化的重要动力因素。对地壳的流变特性和变质变形研究是当前地球系统科学研究的一个重要切入点。     

衡水地区地裂缝空间发育特征与地下水位降深关系

通过浅层地震法及高密度电阻率法物探对河北衡水地区最近发现的3条地裂缝调查,探明了地裂缝地下发育深度、宽度、倾向等,发现地裂缝在地表与地下发育特征有明显不同：地表以一条地裂缝存在,在地下深处则以裂缝带发育,裂缝带两侧裂缝埋深不同,地下裂缝形态表现为上窄下宽。对该地区深层钻探、水文地质和多年地下水开采等资料分析表明,该地区的地裂缝是地质历史时期地质构造活动产物,开采深层地下水等资源则是促使地裂缝发展的主要原因。通过对不同地点地裂缝发育深度与近36年以来地下水水位降深的关系分析,结果显示：不同地区地裂缝发育深度与相应深层地下水水位降深呈线性关系。研究成果对地裂缝机理研究及预防开采深层地下水对地质环境的影响具有指导作用。