利用多尺度弦角尖锐度累积的自适应角点检测算子

为提高角点检测算法的定位精度和对噪声的鲁棒性,提出了基于多尺度弦角尖锐度累积的自适应角点检测算子。首先,利用Canny算法快速提取图像边缘轮廓;然后,划分轮廓支撑域并将其作为尺度,分别计算3个尺度下的弦角尖锐度均值,并将其累积作为角点响应函数;最后,根据每条轮廓各自的自适应阈值标记角点。实验结果表明,与现有的角点检测算法相比,该算法提高了噪声图像和模糊图像上角点的定位精度和抗噪声能力,并具有自适应性。     

日照岚山港北作业区邻近海域春、秋季浮游动物群落结构研究

以2015年5月(春季)和10月(秋季)在日照岚山港北作业区邻近海域进行的浮游动物调查数据为例,分析了该海域浮游动物的群落结构特征。调查海域两季共发现浮游动物成体20种,浮游幼虫7类,其中春季成体12种,浮游幼虫4类,秋季成体19种,浮游幼虫6类;春、秋两季调查浮游动物平均丰度分别为128.1 ind./m³、103.3 ind./m³;平均生物量(湿重)分别为1 129.9 mg/m³、954.3 mg/m³;平均多样性指数分别为2.39、2.01;平均丰富度指数分别为0.85、1.21;平均均匀度指数分别为0.87、0.62;春季调查优势种为强壮箭虫(Sagitta crassa)、中华哲水蚤(Calanus sinicus)、真刺唇角水蚤(Labibocera euchaeta)、太平洋纺锤水蚤(Acartia pacifica)、球型侧腕水母(Pleurobrachia globosa),秋季调查优势种为太平洋纺锤水蚤、小齿海樽(Doliolum denticulatum)、强壮箭虫、真刺唇角水蚤;聚类分析表明,调查海域浮游动物可划分为3个群落。本研究可为深入研究该海域浮游动物群落结构提供重要的基础数据。     

基于DEnKF方法的考虑次网格变异性的MODIS雪盖同化

基于通用陆面模型(CoLM)和确定性集合卡尔曼滤波算法发展了一个考虑模型次网格变异性的MODIS雪盖同化方案,提高雪深模拟的估计精度。利用北疆阿勒泰地区5个气象站点2007年11月至2008年4月逐日雪深观测数据对同化结果进行了验证。结果表明,该同化方案不需要对MODIS雪盖观测数据进行扰动,能明显提高雪深模拟的精度。另外,雪深同化结果与地面观测雪深具有一致的时间变化趋势,能准确地反映积雪深度在各个不同时段的变化特性。     

地震平点技术与应用进展

利用平点技术进行地震勘探虽然经历了50多年的发展历程,但是国内外尚缺乏对平点技术与应用进展的系统分析。通过对平点技术的基本原理、平点识别方法、平点技术应用进展及应用"陷阱"进行全面的调研与梳理认为,不同流体纵波阻抗的差异是产生平点反射的基本条件;水平反射与AVO振幅异常突变处吻合并且具有统一的深度值,是烃类平点最重要的判别标准;通过地震反射特征,结合共等值线抽道集叠加技术和基于信号强化处理的平点增强技术等,可以提高平点的识别效果;地震资料产生的假象、非储层因素导致的平点假象以及流体界面由于速度和压力的变化都会导致平点"陷阱"的产生。研究指出,加强地质与地球物理综合分析,进一步提高地震资料的保真度、信噪比和分辨率,加强与其他烃类检测方法的综合应用及大力发展多波多分量地震技术在平点勘探中的应用是平点技术的发展趋势,未来其应用必然会更加广泛。     

海冰形变对北极冬季CICE模式冰厚模拟结果的影响

海冰数值模式是研究海冰动力热力状态参量及之间联系的有效途径。目前对冰厚数值模拟结果的分析远远少于对海冰范围/面积和密集度的研究,对冰速与海冰形变对冰厚分布影响的研究也尚欠缺。本文利用Los Alamos sea ice model（CICE）海冰模式模拟了1980−2018年的北极海冰变化,并使用遥感、同化冰厚数据进行比对验证,分析了模拟冰速和海冰形变对冰厚的影响,计算了冰速的散度和切变偏差对冰厚偏差的贡献。结果显示,CICE对北极70°N以北区域平均冰厚和冰速的年际变化模拟基本合理,但模拟的平均冰厚和冰速多年变化趋势均小于同化数据的变化率;模拟和观测冰厚的空间分布差异与冰速和形变率的偏差有密切联系,主要表现为波弗特海的正偏差和北极中央区至弗拉姆海峡的负偏差。泛北极区域散度和切变偏差在3月之前对冰厚偏差的贡献在13%～16%之间变化,3−4月则由16%跃变至27%。散度偏差主导了11月、12月波弗特海区域的冰厚正偏差,切变偏差主导了冬季加拿大群岛以北海域和穿极流区域的冰厚负偏差。     

基于雷达资料的定量降水预报外推算法试验

摘要：目前贵州在短时临近降水预报客观算法方面研究匮乏,而短时强降水常常给贵州造成严重的洪涝灾害和地质灾害。将短时临近降水预报应用于气象防灾减灾、电网输电线路安全预警、水利防洪自动化方面是未来重要的研究应用方向。本文基于灾害天气短时临近系统（Severe Weather Automatic Nowcast System,SWAN）的定量降水预报(QPF)产品进行0～2小时QPF外推试验研究。利用贵州省地面自动站数据、SWAN 输出的1h-QPF产品、SWAN 1h定量降水估测(QPE)产品。选取2018年3次典型暴雨个例进行试验,采用融合订正技术,利用相似离度算法对降水强度位相进行调整、Weibull分布算法对降水极值分布进行订正、改进后的交叉相关法(Improved Cross-correlation Extrapolation Method,COTREC)进行降水外推预报。通过主客观检验对比,初步说明基于Weibull分布算法的降水极值订正对降水极值分布有很好的模拟效果。融合订正外推的贵州省短时临近定量降水预报产品（Nowcasting precipitation forecast of GuiZhou,下文简写为GZ_NPF）在大于5mm以上量级降水的TS检验中评分更高。GZ_NPF的空报率明显降低,但空报率降低的代价是漏报率相对提高。GZ_NPF总的相对误差减小,格点总降水量与实况总降水量更为接近。试验说明新的融合订正外推算法提高了0～2h短时临近降水的预报能力。     

青藏高原古人类的艺术创作——基于中更新世手脚印形态分析

在第二次青藏科考过程中,作者在西藏自治区拉萨市邱桑村的古泉华沉积上新发现了由5个手印和5个脚印组成 “岩面艺术” （parietal art）。对这一“岩面艺术”进行解剖学测量、3D 模型模拟、铀系测年和手脚印形态分析后,得到以下认识：① “岩面艺术”是在泉华没有成岩之前由古人类有意压上去的;② “岩面艺术”所在岩层的U/Th年代为226~169 ka B.P.,这其中包含一个手指印岩层的表面直接年龄（207~188 ka B.P.）;③ 这一发现是迄今为止发表的古人类在青藏高原上活动的最早记录之一,也为古人类适应高寒、低氧环境提供了新的证据;④ 此岩面艺术是目前世界上已知的最古老的艺术,上面的手印也是古人类留下的最早的手印;⑤ 这一原始的岩面艺术表明,创作它的古老人种可能具有一定的认知和空间感知能力,此岩面艺术的发现也将有可能改写人类艺术史,并且加深我们对已消失的古人类认知水平的认识。     

全新世东亚夏季风演化的多尺度周期变化及其可能机制探讨

在全球变暖背景下,东亚夏季风发生极端变化所带来的大区域洪涝或干旱灾害的频率会增加,认识东亚夏季风的变化规律具有重要意义。本文利用已经发表的全新世东亚夏季风变化资料,使用集合经验模态分解（EEMD）、小波分析、频谱分析等手段,探讨全新世东亚夏季风多尺度演变周期及可能的驱动机制,取得以下认识：1）全新世东亚夏季风存在不同时间尺度的波动周期,即千年时间尺度上存在约2000年和4000年的周期波动;百年时间尺度上存在约200年、400年及约700年的周期波动;年代际时间尺度上,晚全新世出现约66年的显著周期。2）东亚夏季风在不同时间尺度上演变的主导驱动因子存在差异,即在约2000年波动周期上主要受控于厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）大尺度变化的调控;百年时间尺度上与太阳活动密切相关,主要表现在约200年和700年的周期波动上;年代际时间尺度上,晚全新世东亚夏季风变化主要受控于大西洋多年代际震荡（AMO）调控。本研究可为进一步深入理解东亚夏季风变化的动力机制提供基础。

     

我即我食vs.我非我食——稳定同位素示踪人体代谢异常初探

稳定同位素分析揭示古代（现代）人群的食物结构,其原理为"我即我食",即人体组织的稳定同位素比值,与其消化吸收转化而来的食物组分,存在着一一对应关系。然而,当人体代谢发生异常时,这种对应关系将被打破,产生"我非我食"现象。目前,探究"我非我食"与古代（现代）人体的健康之联系,已成为生物医学和生物考古界的研究热点。颇为遗憾的是,迄今为止,我国尚无学者对此有所关注。为此,本文以中国北方地区2名代谢性异常患者（直肠癌为例）头发样本为研究对象,通过对人发系列的C、N稳定同位素分析,追踪癌症患者头发同位素值的变化趋势,探讨其生理病理因素与稳定同位素之间的内在关系。研究结果显示：人发C、N同位素比值的变化,与其健康状况密切相关。在直肠癌发病初期,患者的δ13C与δ15N值均呈现出上升趋势,这可能是癌细胞代谢活跃、更多地利用机体中的14N和12C所致,或者与癌细胞具有未知的、独特的代谢途径相关。最后,详细阐述了"我即我食"和"我非我食"的区别和联系,并对如何在我国开展此领域的研究进行了展望。     

CMA-GFS V4.0模式关键技术研发和业务化

针对CMA-GFS V3.3强降水预报偏弱、西北太平洋副热带高压等天气系统预报衰减偏快以及模式计算效率偏低等问题,对模式物理过程与动力框架关键技术开展研发改进。在预报性能方面,通过在云微物理方案中增加霰粒子相关的微物理过程、调整蒸发速率,并在积云对流方案中改进触发条件、卷入率、准平衡闭合假定等关键因子的参数化方法,缓解模式强降水预报不足和小雨过多的问题;采用质量守恒修正算法解决模式长时间积分质量损失问题,改善天气形势预报。在计算效率方面,研制二维参考廓线方案延长模式积分时间步长,开发预条件经典斯蒂菲尔迭代（PCSI）算法提高Helmholtz方程的求解效率,对辐射方案、预估-修正算法等进行计算效率优化。通过上述关键技术的研发和应用,CMA-GFS在降水和天气形势方面的预报技巧得到显著提升,计算效率提高1/3左右,满足模式在0.125°分辨率下业务运行的时效要求,为CMA-GFS V3.3升级到V4.0奠定了基础。