集成学习和动态融合算法在福建省短时强降水预报中的应用

为了提高短时强降水预报准确性,在2019—2020年4—9月福建省逐时降水实况观测资料与中国气象局广东快速更新同化数值预报系统(CMA-GD)模式预报产品的基础上,应用LightGBM集成学习算法框架,建立以30 mm·h^-1为阈值的逐时降水预报模型。通过特征处理、自助聚合及超参数搜索等技术对模型进行优化,结合AUC、AUPR与传统分类指标,设计了包括业务模拟测试在内的多项试验,通过对比各建模方案验证了模型对于较长时效的短时强降水预报的适用性。结果表明:模式预报本身的命中率和空报率均较高,各建模方案具有不同程度的改善作用。自助聚合可以增强模型预测稳定性,轻微不平衡子训练集能降低模型预测空报率而取得更高的综合评分,在验证集中最佳TS评分可达17.5%;对分类信息增益贡献最大的特征变量为K指数,其次为500 hPa露点温度和时间参数特征;试验指标从优到劣依次为:随机交叉验证、小时划分的随机交叉验证、业务模拟测试,可见模型有效性主要来自相同或相邻时刻的样本信息;设计基于逻辑回归的异质模型动态融合方案以改善静态同质模型表现,各项指标均有小幅提升,在命中率接近50%时削减空...     

内蒙古区域数值预报对探空和地面观测资料的敏感性试验研究

基于内蒙古睿图预报系统的低分辨率版本和WRFDA-FSO诊断工具,评估2021年7月现有探空和地面观测对内蒙古睿图预报系统预报的影响。该方法计算代价相对低廉,并允许根据观测变量、观测类型、气压层次、地理区域等观测的子集对观测影响进行划分。代价函数为以干总能量为度量的背景场和分析场的预报误差之间的差异。结果表明:观测影响的总体总和为负,观测对预报起正贡献作用。对12 h预报误差减小贡献最大的观测来自探空观测的动力变量(U、V风分量)。而单时次单位数量平均观测影响,探空观测的贡献约为地面观测的1/2。探空观测对12 h预报误差减小从近地面层至模式层顶均保持正贡献作用,并在对流层中低层和对流层高空急流层存在两个极大值区域;地面观测在850 hPa以下低层正贡献占比明显。探空观测在被同化系统同化时均总体具有有利的影响,也反映出探空观测数据稳定、质量较高的特征;地面观测对12 h预报误差减小起正贡献作用次数最多的区域在河套地区尤为显著。同时,探讨了需进一步提高地面观测资料同化率的问题。     

Nb–Ta fractionation induced by fluid‐rock interaction in subduction‐zones: constraints from UHP eclogite‐ and vein‐hosted rutile from the Dabie orogen,Central‐Eastern China

Niobium and Ta concentrations in ultrahigh‐pressure (UHP) eclogites and rutile from these eclogites and associated high pressure (HP) veins were used to study the behaviour of Nb–Ta during dehydration and fluid‐rock interaction. Samples were collected through a ～2 km profile at the Bixiling complex in the Dabie orogenic belt, Central‐Eastern China. All but one eclogite away from veins (EAVs) display nearly constant Nb/Ta ratios ranging from 16.1 to 19.2, with an average of 16.9 ± 0.8 (2 SE), similar to that of their gabbroic protolith from the Yangtze Block. Nb/Ta ratios of rutile from the EAVs range from 12.7 to 25.3 among different individual grains, with the average values close to those of the corresponding bulk rocks. These observations show that Nb and Ta were not significantly fractionated by prograde metamorphism up to eclogite facies when no significant fluid‐rock interaction occurs. In contrast, Nb/Ta ratios of rutile from eclogites close to veins (ECVs) are highly variable from 17.8 to 49.8, which are systematically higher (by up to 17) than those of rutile from the veins. These observations demonstrate that Nb and Ta were mobilized and fractionated during localized fluid flow and intensive fluid‐rock interaction. This is strongly supported by Nb/Ta zoning patterns in single rutile grains revealed by in situ LA‐ICP‐MS analysis. Ratios of Nb/Ta in the ECV‐hosted rutile decrease gradually from cores towards rims, whereas those in the EAV‐hosted rutile are nearly invariable. Furthermore, the vein rutile shows Nb/Ta zoning patterns that are complementary to those in rutile from their immediate hosts (ECVs), suggesting an internal origin for the vein‐forming fluids. The Nb/Ta ratios of such fluids evolved from low values at the early stage of subduction to higher values at later supercritical conditions with increased temperature and pressure. Quantitative modelling was conducted to constrain the compositional evolution of metamorphic fluids during dehydration and fluid‐rock interaction focusing on Nb–Ta distribution. The modelling results based on our proposed multistage fluid phase evolution path can essentially reproduce the natural observations reported in the present study.     

工程勘察中稳态瑞利面波法解释理论的探讨

工程勘探中稳态瑞利波法的实测曲线与介质性质有着密切的对应关系.传统的解释理论以自由表面瑞利面波的传播为基础.然而源检距很小时,漏能型面波（或多次复合反射波）的形成能更合理地解释记录曲线上的特征点.解释理论的正确性将有利于扩展该方法的实际应用.     

地震层析地球内部密度分布横向不均匀研究

本文使用Woodhouse和Dziewonski等分别用S波和P波层析分析提供的,以670km深度为分界的上地幔和下地幔地震波传播所反映出的横向不均匀的球谐函数系数,假定地幔内部密度与正常水平的偏离分别与P波和S波的速度V_p和V_s成比例（下地幔δρ=γδV_p,上地幔δρ=σδV_S²）,并用一组新的球谐函数系数表示全地幔密度分布模型.计算结果表明:1.比例系数γ=0.199,σ=3.13×10^-5时,该全地幔密度模型可以70％恢复Dziewonski提供的下地幔密度模型,50％恢复Woodhouse提供的上地幔密度模型.合成密度分布基本上反映了分别由P波和S波速度异常所提供的地幔密度分布特征;2.所有穿过太平洋中部的剖面均明显地显示出一个低密度异常从地表一直延伸到核-幔边界;3.所有大陆下部均存在一个高密度异常区,而且深入到1200-1300km深度处;4.由密度异常的正、负交替基本上将部分地区地幔分成为3层,其深度依次为:第1层25-1300km左右,第2...     

华北地区重力场与沉积层构造

位于中朝准地台的华北地区是由几个不同的断块组成的,重力异常场的分布具有很强的浅部效应、块状分布和深浅叠加场的特点。重力的高程效应很复杂,不同波长的起伏变化有不同的影响系数。本文对布格改正的有关问题进行了讨论,指出华北如区表浅层的密度值偏低（2520kg/m³）,该区合理的布格改正公式为△g₂=-0.0879H。将重力场的垂直导数和向上延拓结合起来,有利于揭示地壳上部构造特征。本文搜集整理了由第四系到寒武系的沉积层资料,给出了沉积层总厚度和视密度的分布。对深部重力异常的分析表明,华北沉积层的形成有深源性质,在均衡调节中起着一定的内载荷作用。     

中国西部地区门源-平凉-渭南地震测深剖面资料的分析解释

本文所处理的地震测深剖面资料,是一条途经陕、甘、宁、青四省,由7个炮点和12个记录分支组成的、全长约970km的地壳折射资料。 本文通过走时反演、射线追踪和合成地震图等分析解释手段,给出各分支的结构参数和全测线的横向变化。整个地壳大体分四层,其参数为 H₁=3.32±1.01 km,V₁=4.35±0.79 km; H₂=11.79±2.77 km,V₂=6.06±0.24 km; H₃=11.58±4.32 km,V₃=6.35±0.26 km; H₄=17.64±7.25 km,V₄=6.52±0.57 km. 地壳总厚度为45.60±11.01km.莫氏面自西向东逐渐变浅,在西段较为平缓,在中段和东段起伏较大,似乎显示出一个上端略宽、下端略窄的“U”形构造.这种构造有助于说明该区的大地构造特点和地震孕育的深部条件.     

τ法反演与地壳结构研究

本文对用爆炸地震资料研究地壳与上地幔结构及速度分布的τ法反演进行了探讨,并且在Bessonova提出的平均值方法的基础上,就减少解的不确定性及简化反演过程提出了新的作法:1.τ（p）的上下界各自独立地参与反演而后再将所得到的结果合并起来;2.在τ法反演中,抽去地壳模型中的低速层。根据以上两种计算方案,改进方法,取得较好的效果。 本文还用Bessonova的平均值方法计算了我国东部地区地壳-上地幔爆炸地震探测剖面的实例。该地区地壳厚度约为31 km,在18 km深处存在着低速层,厚度约6 km,速度为6 km/s。     

地震勘探数据处理的一种算法——分布参数系统最优理论的应用

本文将根据地震数据识别地层结构问题归结为分布参数系统的最优化问题,利用脉冲变分原理给出了一个新的算法,此算法与文献[4]中算法相比较,计算效率要高。     

等离子体湍流对电子的加速

本文讨论了等离子体湍流对电子加速的两种模型:（1）假定在空间中存在一个空间均匀的等离子体湍流区,当具有一定初始分布的电子束通过此湍流区时,研究湍流场对电子束的加速过程;（2）在某一封闭的区域中,存在着具有一定初始分布和空间均匀的等离子体,当某种类型的等离子体波突然传入此等离子体区,然后考察此区中电子的加速过程。在这两种模型中,可能存在着某种电子消失机制。假定湍谱是幂指数形式,我们给出了不同类型湍流扩散系数的普遍形式。利用较简单的数学方法,求解了包括消失过程的一维准线性动力学方程,对于给定的初始分布,得出了分布函数的解析解,并给出了平均能量时间关系的表达式。另外,对于特定的湍谱指数,解出了当平行电场和湍流同时存在时的分布函数。最后,对所得结果进行了数值分析和讨论。