基于集合卡尔曼滤波动态优化CA模型参数的方法

传统元胞自动机(CA)模型的转换规则不随模拟过程的时间和空间而变化,难以模拟和表达非线性地理过程.提出基于集合卡尔曼滤波(EnKF)动态优化CA模型参数的方法,以提高模型对复杂地理过程模拟的适应能力.通过引入集合卡尔曼滤波到CA模型中,将模型参数与模型状态整合成一个联合状态矩阵(joint state matrix).再把该矩阵与观测数据输入到EnKF更新方程中,计算出新的参数值,并自动更新到模型中,从而实现动态调整模型运行轨迹,以更好地适应城市发展的过程模拟.将此方法应用于东莞市的城市模拟试验中,优化后的CA模型能在单参数和多参数优化中正确地调整模型参数,使其迅速地收敛于真值并趋于平缓,也能降低模型误差并获得更好的模拟结果.     

Temporal and spatial changes of soil moisture and its response to temperature and precipitation over the Tibetan Plateau

ABSTRACT

The temporal and spatial characteristics of soil moisture over the Tibetan Plateau (TP) were analysed to explore the relative contributions of temperature and precipitation to soil moisture change. Non-significant changes in soil moisture were observed for the TP over the period 1950–2010, while a seasonal cycle was evident, with higher values in summer and smaller values in winter. The soil moisture showed obvious spatial heterogeneity, with higher values in the south than in the north of the TP. The soil moisture fluctuated with time, jointly influenced by precipitation and temperature changes, with precipitation the dominant factor, while temperature regulated the relationship between soil moisture and precipitation. The relative contribution of precipitation to soil moisture changes was over 80%, except for winter in which temperature was the dominant factor, with a relative contribution of more than 70%. Because of the sharp increase in temperature in winter, the uneven spatial distribution of soil moisture over the TP might harm the fragile ecological environment.     

小麦自然水分亏缺干旱评估模型的GIS建模

小麦是我国重要的粮食作物之一,小麦干旱灾害严重影响我国粮食安全,因此对小麦干旱的评估显得尤为重要。自然水分亏缺率模型是评估小麦干旱状况的主要模型之一,该模型涉及数据类型多,模型计算复杂,影响模型的实际应用。本文利用GIS建模工具ModelBuilder建立自然水分亏缺率模型的GIS逻辑计算模型。研究结果表明：基于GIS的小麦自然水分亏缺干旱评估模型,将复杂的数学模型转变为方便快捷的GIS栅格计算,实现了模型计算过程的自动化、一体化、空间可视化,同时模型逻辑关系清晰,便于数据修改维护。     

青藏高原表面温度对温室气体增加的响应及其不确定性:基于CMIP6的研究

近几十年来,青藏高原呈现显著增暖趋势,准确预估青藏高原未来气候变化对农业、生态系统、社会经济和人类生存与发展有着重要的科学意义。本研究基于CMIP6模式中18个模式在CO₂浓度突然4倍(abrupt-4×CO₂)强迫下的实验结果,运用气候反馈响应分析方法(CFRAM),研究温室气体强迫下青藏高原增暖响应、进行归因分析并讨论其模式间差异的来源。结果表明,高原地表增暖在很大程度上是温室气体强迫和正的水汽反馈造成的,并通过反照率反馈、云反馈以及地表热存储过程进一步放大,表面感热和潜热过程抑制了升温的幅度。其中,反照率反馈是造成青藏高原变暖比全球陆面平均增暖更强烈的原因。高原增暖响应的不确定性主要由云反馈贡献,其次是反照率反馈以及水汽反馈,但被感热和潜热过程削减。     

溶蚀丘陵型岩溶流域概念性水文模型及其应用

为弥补传统概念性水文模型在岩溶水文模拟上的缺陷,基于三水源新安江模型,采用多个线性水库表达岩溶地下系统的异质性,同时引入流域虚拟面积系数修正岩溶流域的非闭合性。将改进的概念性水文模型应用于湘中南典型溶蚀丘陵型岩溶流域,并在此基础上探讨岩溶流域非闭合性的动态变化。研究结果表明:①改进模型的日径流模拟精度提高11.21%,水量平衡误差及低水误差分别降低23.29%、27.64%;②岩溶地下汇流系统的多向性导致流域非闭合状态具有双重性;③地下汇流面积与时段降雨量呈正相关,然而受地下饱和程度的制约,地下汇流面积的变化率随时段降雨量的增大而减小;④由于岩溶地貌的蓄水滞水作用,地下流域受外侧补给的过程存在滞后性。模型的改进与拓展研究可为岩溶水文模拟提供新思路。     

豫西上宫构造蚀变岩型金矿成矿过程中的流体—岩石反应

上宫金矿赋存在中元古界熊耳群安山岩和玄武岩中,矿体受断裂破碎带控制。含矿热液在迁移过程中,与围岩发生了强烈的流体－岩石反应,造成Ａｕ、Ａｇ、Ａｓ、Ｓｂ等成矿及其相关微量元素和Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｎａ２Ｏ等常量元素含量增加,稀土元素及其总量急剧减少。流体－岩石反应第一阶段发生的温度和压力条件为３６５℃～３００℃和２８５～２００ＭＰａ,而大量金沉淀成矿时的温度和压力范围则分别为３２５℃～２４０℃和１６０～１００ＭＰａ。成矿热液类型及其演化比较简单,从初始的低盐度（９．５％～６．３％ＮａＣｌ）、ＸＣＯ２为０．１８～０．２４的含ＣＯ２流体演化为低盐度（５．９％～１．６％ＮａＣｌ）的水溶液流体。流体－岩石反应是造成上宫金矿金沉淀成矿最主要的原因     

黑龙江省非典型环境条件强迫下短时强对流天气特征研究

本文利用常规气象观测资料、区域自动站加密观测资料、FY-2卫星云图、新一代天气雷达及NECP的1°×1°再分析资料对黑龙江省的2006-2014年冰雹和2008-2014年的强降水在非典型环境条件下表现出的局地要素特征以及卫星和雷达特征进行分析。分析结果显示：较大的对流有效位能、低层强暖空气为对流发生提供了热力不稳定;700hPa湿区配合冰雹500hPa干区和强降水低层弱水汽辐合使得对流具备了有利的水汽垂直分布条件;最终在地面局地辐合的触发下产生了对流;冰雹有较高的0℃层高度和较低的气压;冰雹和强降水有利的海拔高度分别在200-500m和100-200m。卫星云图和雷达上的表现往往比较孤立,移动较快,产生的时间和位置与两个小云块或小云块与大云团合并的时间及位置一致,低层水汽辐合明显时可能会伴有大的云团。雷达回波上冰雹云但很难探测到钩状回波等特征回波,强降水多为原地生消火或列车效应产生。     

地球磁场对太阳风的加载响应与地震

应用磁通门磁力仪地磁垂直Z分量数据,研究重庆地区（29.0°—32.0°N,105.5°—110.8°E）范围内M_L≥4.5地震,应用加卸载响应比、日变幅逐日比方法计算它们之间的对应关系。结果表明：M_L≥4.5地震发生前,排除非异常超阈值,在同一天多次出现了至少两个地磁台地磁垂直Z分量加卸载响应比和日变幅逐日比超过阀值异常现象。认为加卸载响应比及日变幅逐日比方法对重庆及邻近地区相应震级有较好的映震效果,还发现同场不同型号多套磁通门的阈值异常变化情况。     

红心猕猴桃着色气象条件研究

为定量化评估气象条件对红心猕猴桃着色品质的影响,以四川省内主要猕猴桃产区红心猕猴桃为研究对象,通过试验采样、实地调研、回归分析、对比分析等方法进行红心猕猴桃着色气象条件研究。结果表明：红心猕猴桃着色与其所处的小气候环境因子密切相关,大棚内、海拔650 m以上、环境通透性好、套袋的红心猕猴桃果肉着色更好。气温日较差达13.9 ℃及以上,日最低气温低于21.6 ℃时将更有利于其着色。     

昼夜温差对红阳猕猴桃果实生长发育的影响

利用2020年物候观测资料和温度资料,研究环境温度变化对苍溪红阳猕猴桃果实膨大的影响,同时对其生长规律进行了初步研究。结果表明：苍溪生态红阳猕猴桃于4月下旬开始坐果进入幼果阶段,9月中下旬果实成熟采收,从坐果到采收需150 d左右,属于晚熟的红阳猕猴桃。当地的果实生长曲线为“快-较快-慢”三步过程,结合同时段温度要素分析,果实膨大期间,果实横纵径增长速率与昼夜温差变化关系密切,当昼夜温差足够大时,对果实形态发育有促进作用,且温差越大,促进效果越好。