Characterizing the Spatio-temporal Dynamics and Variability in Climate Extremes over the Tibetan Plateau during 1960-2012

Extreme climate events play an important role in studies of long-term climate change. As the Earth’s Third Pole, the Tibetan Plateau (TP) is sensitive to climate change and variation. In this study on the TP, the spatiotemporal changes in climate extreme indices (CEIs) are analyzed based on daily maximum and minimum surface air temperatures and precipitation at 98 meteorological stations, most with elevations of at least 4000 m above sea level, during 1960-2012. Fifteen temperature extreme indices (TEIs) and eight precipitation extreme indices (PEIs) were calculated. Then, their long-term change patterns, from spatial and temporal perspectives, were determined at regional, eco-regional and station levels. The entire TP region exhibits a significant warming trend, as reflected by the TEIs. The regional cold days and nights show decreasing trends at rates of -8.9 d (10 yr)^-1 (days per decade) and -17.3 d (10 yr)^-1, respectively. The corresponding warm days and nights have increased by 7.6 d (10 yr)^-1 and 12.5 d (10 yr)^-1, respectively. At the station level, the majority of stations indicate statistically significant trends for all TEIs, but they show spatial heterogeneity. The eco-regional TEIs show patterns that are consistent with the entire TP. The growing season has become longer at a rate of 5.3 d (10 yr)^-1. The abrupt change points for CEIs were examined, and they were mainly distributed during the 1980s and 1990s. The PEIs on the TP exhibit clear fluctuations and increasing trends with small magnitudes. The annual total precipitation has increased by 2.8 mm (10 yr)^-1 (not statistically significant). Most of the CEIs will maintain a persistent trend, as indicated by their Hurst exponents. The developing trends of the CEIs do not show a corresponding change with increasing altitude. In general, the warming trends demonstrate an asymmetric pattern reflected by the rapid increase in the warming trends of the cold TEIs, which are of greater magnitudes than those of the warm TEIs. This finding indicates a positive shift in the distribution of the daily minimum temperatures throughout the TP. Most of the PEIs show weak increasing trends, which are not statistically significant. This work aims to delineate a comprehensive picture of the extreme climate conditions over the TP that can enhance our understanding of its changing climate.     

“03.8”辽宁地区暴雨过程成因的诊断分析

对2003年8月5～6日辽宁地区暴雨过程的环流形势及雷达回波进行了分析。并利用中尺度MM5模式对这次暴雨过程的模拟结果进行了诊断分析，探讨了过程中主要影响系统——华北气旋在渤海西岸生成后迅速发展加强的原因。结果表明。中纬度短波槽的充分发展引导贝加尔湖冷空气的南下、副高的稳定与加强和低空急流的建立输送大量暖湿气流是华北气旋生成的重要条件。而“干侵入”则是造成此次华北气旋迅速发展加强的重要原因。     

羌塘盆地隆鄂尼-鄂斯玛古油藏带中侏罗统布曲组岩相古地理研究

羌塘盆地隆鄂尼-鄂斯玛古油藏带中侏罗统布曲组含油白云岩带主要由潮坪相及潮下浅滩相颗粒灰岩和藻纹层白云岩、颗粒白云岩组成。藻纹层白云岩与颗粒灰岩组成旋回性沉积,发育藻纹层构造、鸟眼构造;含油白云岩带之间为潟湖相暗色微泥晶灰岩、泥质灰岩、介壳灰岩。采用优势相原则,横向对比分析编制隆起剥蚀区、潮坪相带、潟湖相带和潮下浅滩相带古地理展布,以及研究区生油岩与储集层及油气藏的空间分布,预测覆盖区可能存在残存油气藏分布区。     

基于自组织映射的北京主体功能区识别研究

主体功能区的划分对于我国构建高效、协调、可持续发展的国土开发格局具有重要意义。本文利用自然环境(NDVI、坡度等)和人类社会活动(夜间灯光、POI点等)两类数据,构建了12个因子,采用Self-Organizing Map(SOM)神经网络和层次聚类法,对北京城市功能区进行分类,并结合经典功能区分类和Google Earth目视验证进行了主体功能区的划分。结果表明,由于SOM神经网络能够保持输入数据的拓扑关系及非线性的特征,基于SOM神经网络的层次聚类法具有较强的通用性及抗干扰能力,对于多源数据的城市用地分类有较大的应用潜力。同时表明,北京市主体功能区由中心城区向外呈优化开发、重点开发、限制开发的环形分布特征,各区之间呈"点-轴-面"协调发展的空间结构特征。     

1992-2010年基于DMSP-OLS图像的环渤海城市群空间格局变化分析

从DMSP-OLS数据提取城市区域的经验阈值法存在固有的缺陷,经验阈值对不同的空间区域不具备通用性,不适用的经验阈值,将导致城区面积提取具有较大误差,可采用统计数据对经验阈值进行修正以降低误差。本文在大时空尺度条件下以少量样本城市的统计数据对经验阈值方法进行了修正;另采用Elvidge二次多项式模型对DMSP-OLS时间序列数据进行了校正。在此基础上选取总斑块数量、景观总面积、平均斑块大小、最大斑块面积比、斑块密度、景观形状指数、总边界长度、平均边界密度和斑块平均回旋半径共9个景观生态学指标,采用FRAGSTATS 3.3软件计算分析了1992-2010年环渤海区域城市发展的空间格局变化特征。结果表明:1992-2010年间,环渤海区域城市化进程持续较快发展,城市建成区总面积增加了2.14倍,平均城市建成区面积增加了76%,提取到的城市斑块平均回旋半径增加了约26.5%,并且城市景观斑块的复杂度明显上升,可检测到的城镇总个数增加了82%。但是,每100km2内孤立的城市景观斑块数却降低了约76%;大城市持续扩张的相对速度慢于中小城市,城市区域边界密度和整体城市分布景观格局破碎度逐渐降低,核心城市与周围卫星城市的景观斑块的联通性逐步增加。     

MySQL集群与MPI的并行空间分析系统设计与实验

 GIS应用正面对空间数据规模日益增加和空间分析算法复杂度逐渐提高的挑战,本文提出一种基于MySQL空间数据库集群与MPI的并行计算库分布式空间分析框架的解决方案。该框架使用MySQL空间数据库集群解决大量空间数据存储与管理问题,利用MySQL Spatial的Replication机制加强空间数据的冗余备份和并发访问控制,同时使用MPI负责分布式计算节点间的通信减少人工控制通信的开发成本。并行框架的任务管理与调度系统采用优先队列式管理,通过Master节点监控集群状态,合理分发计算任务实现负载均衡和容错。最后,以多边形Overlay算法为例,研究其在该并行空间分析系统下的并行策略,采用数据并行的管道流水线作业方式在框架中运行测试,结果表明,该并行框架相比串行算法可以得到可靠的加速比。     

分治法在GIS多边形快速合并算法中的应用及效率提升评价模型

分治法采用分解-解决-合并的问题处理模式,应用于多边形合并算法能规避结点累积效应,与经典的“滚雪球”处理模式相比能有效提升多边形合并算法的计算效率。本文以多边形合并算法为研究对象,首先通过分析基于Vatti算法实现的多边形合并算子的效率相对于多边形顶点数的变化特征,指出合并过程中的结点累积效应是“滚雪球”多边形合并模式的潜在性能瓶颈和隐患。考虑分治法的“分而治之”思想在解决多边形合并问题上的适用性以及在归并排序算法中表现出的高效率,提出分治法的多边形“树状”合并处理模式,实现了面向要素集合或者要素层的多边形快速合并算法,最后给出了面向多边形合并的算法效率提升评价模型。实验结果显示,当仅有400个多边形时,“滚雪球”模式的时间开销约是“树状”合并模式的26倍,当需要合并11 200个多边形时,前者的时间开销约是后者的926倍。因此,基于分治法的多边形树状合并策略是对多边形合并算法以及应用到多边形合并算法的高级空间分析算法进行优化的可行途径。     

成都平原东郊台地中更新统合江组沉积特征及工程地质意义

通过地层沉积序列、粒度特征、砾石特征综合分析认为,成都平原东郊台地中更新统合江组为河流相沉积,垂向上具有明显的"河流二元"结构特征,主要以细粒沉积物为主,底部砾石层多为中-粗砾,磨圆较好,具有定向性。该组可细分为河道、边滩、堤岸-河漫3种沉积微相类型,对应发育3种岩相类型。河道砾石岩相沿十陵镇-红河镇-大面镇一带呈北西-南东向展布,边滩砂坝岩相集中发育于大面镇-西河镇东侧古河道凹岸处,堤岸-漫滩粘土岩相广泛分布于研究区内。这3种岩相特性及分布对工程建设的影响存在差异:河道砾石层作为地下水储集层的同时,水溶蚀使其地层结构稳定性被破坏,影响工程稳固技术的选择;边滩砂坝分布较为集中,对区内工程建设影响面最小;堤岸-河漫粘土广泛分布,是一种分布稳定的软弱层,对地下水有一定的封闭效果,同时软弱层的特性使其降低了边坡、坝体的稳定性。     

Anisotropic deformation characteristics of soft marine clay involved the change of b-values and stress direction

In actual engineering, soft clay foundations are in drained or partial drained conditions, it would be useful to establish reasonable constitutive relationship and provide guidance for engineering projects. A hollow cylinder apparatus is used to investigate the anisotropic deformation behavior of natural soft marine clay influenced by intermediate principal stress coefficient b and principal stress direction α. Tests were conducted by maintaining a fixed principal stress direction α relative to the vertical direction, while keeping the intermediate principal stress coefficient b constant. It was found that the anisotropic deformation behavior of natural soft clay is merely influenced by major principal stress direction α, but significantly influenced by intermediate principal stress coefficient b.     

2004年8月3日大连大暴雨天气过程分析

运用常规天气图资料,并借助地面自动站和多普勒雷达等资料,综合分析了2004年8月3日大连地区出现的一次大暴雨天气过程。结果表明:有利的大尺度环流场,高、低空急流在大连地区的耦合,在提供了充沛的水汽能量的同时,华北北部强度适宜的冷空气的侵入,直接导致垂直上升运动加强。强高空辐散场与低层辐合中心叠置,高层正涡度不断向下输送,导致地面低值系统发展加强,是产生大范围强降水天气的主要原因。同时,垂直运动的发展,促使中γ尺度气旋的活跃活动使得暴雨过程中的降水强度得到显著加强,也是暴雨强度增强的主要原因。