Automated detection of contaminated radar image pixels in mountain areas

In mountain areas, radar observations are often contaminated （1） by echoes from high-speed moving vehicles and （2） by point-wise ground clutter under either normal propagation （NP） or anomalous propagation （AP） conditions. Level Ⅱ data are collected from KMTX （Salt Lake City, Utah） radar to analyze these two types of contamination in the mountain area around the Great Salt Lake. Human experts provide the ＂ground truth＂ for possible contamination of either type on each individual pixel. Common features are then extracted for contaminated pixels of each type. For example, pixels contaminated by echoes from high-speed moving vehicles are characterized by large radial velocity and spectrum width. Echoes from a moving train tend to have larger velocity and reflectivity but smaller spectrum width than those from moving vehicles on highways. These contaminated pixels are only seen in areas of large terrain gradient （in the radial direction along the radar beam）. The same is true for the second type of contamination - pointwise ground clutters. Six quality control （QC） parameters are selected to quantify the extracted features. Histograms are computed for each QC parameter and grouped for contaminated pixels of each type and also for non-contaminated pixels. Based on the computed histograms, a fuzzy logical algorithm is developed for automated detection of contaminated pixels. The algorithm is tested with KMTX radar data under different （clear and rainy） weather conditions.     

Effect of chlorophyll-a spatial distribution on upper ocean temperature in the central and eastern equatorial Pacific

Effect of the spatial distributions of chlorophyll-a concentration on upper ocean temperature and currents in the equatorial Pacific is investigated through a set of numerical experiments by using an ocean general circulation model. This study indicates that enhanced meridional gradient of chlorophyll-a between the equator and off-equatorial regions can strengthen zonal circulation and lead to a decrease in equatorial sea surface temperature （SST）. However, the circulation changes by themselves are not effective enough to affect SST in the equatorial cold tongue （CT） region. The comparison between the experiments indicates that the CT SST are more sensitive to chlorophyll-a distribution away from the equator. The off-equatorial chlorophyll-a traps more solar radiation in the mixed layer, therefore, the temperature in the thermoeline decreases. The cold water can then be transported to the equator by the meridional circulation within the mixed layer. Furthermore, the relation among CT SST, the surface heat flux, and the equatorial upwelling are discussed. The study implies the simulation biases of temperature on the equator are not only related to the local ocean dynamics but also related to some deficiency in simulating off-equatorial processes.     

藏北地区气候变化特征及其影响分析

藏北地区地域广阔、地势高,自然条件极为严酷,其环境状况直接影响到我国的江河、气候及生态环境,甚至对全球也有不容忽视的影响。本研究选取藏北地区有长期、连续记录的5个气象站点,分析藏北地区近40年来的气候变化特征,并对其可能影响进行分析。藏北地区近40年来温度上升趋势明显,尤其是最低温度的升温率达0.79℃.(10a-1),高于青藏高原的平均水平;降水的年际波动大,自20世纪90年代以后明显增多。近40年藏北地区的气候有暖湿化趋势,这将有利于该地区的动、植物生长,但是该地区冰川冻土面积大,气温升高会引起冰川退缩和冻土层融化,又将给藏北地区脆弱的生态系统带来不利影响。     

耦合模式ICM模拟的近千年气候特征

利用中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心发展的气候模式(Integrated Climate Model,ICM)开展了近千年气候模拟试验,考察了模式对过去千年温度和大气涛动变化的模拟,并分析了全球季风百年到千年尺度的变化。结果表明:模式对百年尺度气候变率有较好的模拟能力,900~1200年北半球平均表面温度偏高,1500~1800年温度偏低,模拟的北半球、南半球平均表面温度都呈现出了19世纪至2000年的快速增暖。模式对大气涛动百年尺度变化的模拟与重建资料存在较大的不同。全球季风在850~1050年、1150~1200年和1300~1420加强,在1210~1300年和1600~1850年减弱。1875~2000年全球季风指数呈直线上升趋势。中世纪气候异常期(MWP)季风强度在全球大部分季风区域增加,小冰期(LIA)则相反。20世纪暖期(PWP)全球季风强度显著增加,其中赤道西太平洋增加超过1 mm/d。     

城市污染水体生物修复研究

应用人工复氧技术并投加生物制剂及底质改良剂等,对严重富营养化的湖泊水和黑臭河涌水进行了生物修复试验.模拟试验结果表明,在适度的人工复氧前提下,投加生物制剂及底质改良剂等,能够使两种水体的化学需氧量 (CODCr)、总氮 (TN)和总磷 (TP)等污染物的含量均降低 80%以上.用同样的方法进行现场试验,发现 CODCr、 TN和 TP等污染物含量的降幅也能达到 70%左右,相应水体的水质指标基本上达到"地表水环境质量标准" (GB 3838- 2002)地表Ⅴ类水标准,并发现投加的生物制剂及底质改良剂等微生物群体能够壮大污染环境中的土著微生物,对底泥中污染物的降解有一定的促进作用.     

耦合模式中潮汐对北大西洋模拟的影响研究

将8个主要平衡分潮加入到耦合模式中,对比研究潮汐对北大西洋模拟影响。由于潮汐的引入,模式模拟SST在北大西洋中纬度区域偏差显著减小,高纬度区域SST降温明显。SST模拟的改变使潮汐试验的海表净热通量模拟误差下降了约30%,但高纬度海冰显著增加。模式中引入潮汐对北大西洋上层环流,尤其是西边界流的路径模拟改进显著,这是SST及海表净热通量模拟改变的主要原因。同时,北大西洋上层和深层西边界流在潮汐的作用下,都表现出环流减弱的特点,这也使得大西洋经向翻转环流在26.5°N处上层2 km的输送减弱,与观测数据更为接近。较弱的大西洋经向翻转环流导致海洋热量在中低纬度聚集而无法输送到高纬度区域,这是造成潮汐试验模拟的海温在中低纬度偏高、高纬度偏低的原因,较弱的热输送也同时导致了潮汐试验中北半球海冰面积增加。     

地学现象三维空间模拟-以点源烟气扩散为例

探讨地学现象三维空间模拟的方法。将地学现象所在的三维空间以规则六面体格网形式离散为一个个相互连接的格网单元,运用相应地学模型计算规则六面体各顶点的属性值,再用MC方法追踪形成等值面,以此来表示地学现象的三维空间状态。以点源烟气扩散中烟气的三维浓度模拟为例,验证了这一空间模拟方法的有效性和直观性。     

汤加—克马德克俯冲带现今非均匀应力场特征及其动力学意义

汤加—克马德克俯冲带是太平洋板块向澳大利亚板块俯冲碰撞的动力作用区,是全球俯冲带动力学研究的热点区域.本研究基于EHB地震目录,对汤加—克马德克俯冲带(18.5°S—28.5°S)区域进行平面拟合,得到该范围内俯冲带走向约为196°,倾角约为48°;利用该俯冲带研究区域内Global CMT目录,对不同位置、不同深度进行区域应力张量反演,得到汤加—克马德克俯冲带研究区内精细的应力图像.结果显示:(1)俯冲带浅部(60~300km)应力结构非均匀特征明显,主应力轴倾伏角变化多样,并且最大主压应力轴方位在24°S左右发生明显偏转,我们推测这可能与洋底构造路易斯维尔海链俯冲有关;(2)中部(300~500km)最大主压、主张应力轴由北向南逐渐发生偏转,这可能与由北向南流动的地幔流对俯冲板片产生推挤作用有关,并且这种推挤作用向南逐渐减弱;(3)深部(500~700km)最大主压应力轴沿俯冲方向分布;(4)本文的结果还发现了主俯冲带深部西侧"偏移"板片与主俯冲带应力结构不同,表明"偏移"板片与主俯冲带是分离的.     

帕米尔东北缘晚新生代旋转运动新证据

为进一步研究帕米尔东北缘晚新生代演化特征,在塔里木盆地西部英吉沙背斜上新世地层中采集了11个采点共111块古地磁样品.对样品进行系统热退磁测定,揭示了一组高温特征剩磁分量,获得了采样剖面的上新世古地磁极.特征剩磁方向为:Dg=342.4°,Ig=59.2°,κg=32.3,α95=8.6°;Ds=352.4°,Is=49.9°,κs=59.1,α95=6.3°,相对应的古地磁极位置为:79.7°N,295.9°E,dp=5.6°,dm=8.4°,α95=6.9°.这一高温分量通过了倒转检验,代表了研究区上新世时期的原生特征剩磁.通过对英吉沙背斜周缘断裂及形成的大地构造背景分析,结合其地貌特征、GPS数据,认为英吉沙背斜在开始形成至今经历了明显的逆时针构造旋转,该旋转同晚新生代以来帕米尔东北缘喀什凹陷发生刚性构造旋转运动有着密切的关系.     

对流层延迟模型映射函数研究

在介绍经验映射函数NMF和动态映射函数VMF1、GMF模型的基础上,利用ECMWF提供的格网数据,具体研究和分析了这3种映射函数1 a中的时间变化特征及其随高程、纬度、高度角变化的特点,并比较了3种映射函数随高度角的变化对斜路径延迟估计的影响。