极区电离层对流速度的浅层神经网络建模与分析

电离层对流是太阳风与地球磁场相互作用下驱动的磁层大尺度对流循环与对流电场在极区电离层的映射, 与行星际磁场-地球磁场耦合系统息息相关.本文基于SuperDARN(Super Dual Aurora Radar Network)分布在北半球的23部高频相干散射雷达获取到的二维电离层对流速度对其进行建模研究.模型输入为行星际磁场三分量、太阳风速度、太阳风密度和地磁指数六个空间物理参数, 模型输出为二维对流速度.模型选择两种广泛应用于空间物理建模的浅层神经网络即广义回归神经网络(General Regression Neural Network, GRNN)和误差反向传播(Back Propagation, BP)神经网络.实验结果显示, GRNN模型和BP模型的速度幅值均方根误差分别为174.96 m·s^-1和234.21 m·s^-1, 速度方向角均方根误差分别达到62.30°和88.07°, 相比于对流速度最大值2000 m·s^-1和360°的方向角范围来说, 其误差是可以接受的.外推性实验结果显示, 在第24个太阳周期时, GRNN模型和BP模型的速度幅值均方根误差分别为305.35 m·s^-1和738.15 m·s^-1, 速度方向角均方根误差分别为82.01°和90.56°.实验结果表明, GRNN在时间外推性上的效果优于BP神经网络, 更适用于预测对流速度.我们发现在四种典型空间环境条件下, 利用GRNN模型预测的瞬时对流速度来构建的全域对流模式与现有统计模型构建的对流模式相似, 从而验证预测的对流速度可以用于分析瞬时极区电离层对流.

     

山东—辽东半岛周边海域沉积物粒度特征对元素化学成分的制约

为研究山东—辽东半岛周边海域沉积物粒度及沉积物类型对地球化学成分的控制作用,分析了该海域135个表层沉积物粒度和常微量元素组成。结果表明,研究区沉积物常微量元素组成与粒度关系密切:SiO2含量与平均粒径大致表现为负相关;Al2O3、Fe2O3、MgO、TiO2、Cr、V、Zn、Co、Ni、Cu与平均粒径大致表现为正相关;而CaO、K2O、MnO、Na2O、P2O5、Ba、Sr、Zr、Pb则与平均粒径没有明显的相关性。砂、粉砂质砂、砂质粉砂及粉砂4种沉积物类型中的元素分布也呈现明显的差异性,常量元素[Mean(s)]/[Mean(t)]值在粉砂质砂沉积物中最接近1;颗粒最粗的砂的变化趋势与粉砂质砂较为一致;较细颗粒的砂质粉砂和粉砂,[Mean(s)]/ [Mean(t)]值变化较大,除了SiO2和K2O之外,多数元素表现为>1。微量元素在较细颗粒的粉砂和砂质粉砂分布较为相似,表现为较大幅度的波动;而较粗颗粒的粉砂质砂和粉砂则变化较小,[Mean(s)]/[Mean(t)]值略2/TiO2和Al2O3/TiO2为指标来研究现代河流入海物质的输运范围,揭示了黄河入海物质可以大范围运移至渤海中部(121.5°E),后沿山东半岛近岸一直输运至南黄海中部,而朝鲜半岛来源物质主要集中在123°E以东区域。     

海阳砂质海岸岸滩演化

基于海阳近岸海域的水深地形、表层沉积物粒度以及遥感影像等资料,利用泥沙起动流速和沿岸输沙数理公式以及岸滩演化数学模型,探讨了海阳近岸海域岸滩演化特征及主要控制因素。研究结果表明,研究区总体处于动态平衡状态,潮流很难使泥沙发生直接起动,波浪造成的沿岸输沙总体向ENE方向运移。影响研究区冲淤变化的因素主要有河流来沙、波浪以及人工构筑物。河流径流量减小,导致研究区泥沙来源减少,加剧了局部海岸侵蚀;近岸人工构筑物的建设,改变了泥沙输运趋势,并导致局部冲淤环境发生变化;波浪是控制研究区泥沙运移、沉降的关键因素,控制着研究区冲淤演化的整体格局。     

山东半岛东南部典型砂质岸滩季节性演化及控制因素探讨——以海阳万米海滩为例

根据2018年秋季至2019年夏季4个季节的海滩剖面形态测量和表层沉积物粒度分析结果,研究了海阳万米海滩地形和表层沉积物粒度季节变化特征,探讨了控制研究区砂质岸滩季节性演化的因素。结果表明：连理岛-东村河口以西海滩剖面形态在强动力和弱动力条件下分别呈“上蚀下淤”和“下冲上塑”特征,夏季台风造成的滩肩侵蚀量大于冬季风,在滩面形成的沙坝数量多、规模小且离岸距离较之冬季风更远。连理岛-东村河口处海滩剖面形态整体呈淤积状态,且在强动力条件下的淤积量大于弱动力条件。连理岛-东村河口以东海滩剖面形态的季节性变化幅度小于以西海滩,同时滩肩顶剖面形态在夏季出现明显下凹特征。表层沉积物粒度特征变化同样呈现东西差异的特点,秋季到冬季,西侧海滩表层沉积物粒度变粗、分选变差,而东侧海滩变细、分选基本不变;冬季到春季,海滩表层沉积物粒度总体变细、分选较好;夏季变化趋势与冬季相似,但变化幅度有所差异。人工岛和港口等海岸工程建设是导致海滩剖面形态和表层沉积物粒度东西差异的主导因素;波浪和台风事件等是控制砂质岸滩季节性演化的主要动力因素;潮汐作用、旅游开发等人类活动也对岸滩演化造成一定影响。     

招远砂质海岸岸滩演化特征

基于表层沉积物、卫星影像和水深地形等资料, 结合岸濉演化数学模型、表层沉积物起动流速等方法,对招远砂质海岸的岸滩演化特征和控制因素进行了初步研究。结果表明, 由于受春雨码头和人工岛群建设影响, 界河口附近海域由侵蚀转为淤积状态, 春雨码头附近海域侵蚀程度加剧。波浪控制着研究区表层沉积物分布和泥沙运动, 人工构筑物建设是造成研究区海岸冲淤变化的主要原因。潜堤建设能有效减少波浪对堤后海岸的.影响, 对蚀退岸线保护效果明显。     

龙口桑岛附近海域表层沉积物分布特征

根据桑岛附近海域184个表层沉积物样品的粒度测量结果,分析了表层沉积物类型、分布特征和粒度参数变化规律,并探讨了影响沉积物分布的主要因素。结果表明,桑岛附近海域表层沉积物主要包括砂质粉砂、砂质砾、砾石等7种类型,砂质粉砂分布广泛,含砾的粗粒沉积物主要分布在桑岛周边近岸,细粒组分高值区主要在远岸地区。沉积物分选程度总体上呈中等,偏态值基本都是正值。桑岛南侧水道和依岛北侧表层沉积物起动流速小于最大潮流流速,潮流作用在此处明显;砂质海岸和桑岛北侧海岸沉积物主要受波浪作用影响。     

基于时空主题模型的微博主题提取

目的 已有地理主题模型没有考虑不同区域对微博主题影响程度的差异性,同时他们将时间要素离散化,难以得到连续时间上的微博主题强度。提出了一种顾及连续时间及区域影响力因素的时空主题模型。该方法将城市划分为多个区域,依据各兴趣点类型及数量对区域赋予权重以表达区域社会功能对微博主题的影响程度,基于稀疏增量式生成模型表达微博主题分布,利用 Beta分布描述主题在连续时间中的强度,最终通过Gibbs采样得到时空主题模型各参数。实验表明,本文方法能发现连续时间上微博主题的演变,与已有地理主题模型相比,能更加准确地提取微博主题。     

频率慢度域自适应迭代反演算法压制海上倾斜缆鬼波方法及其应用

海上倾斜缆采集技术具有多样的陷波特征,通过去鬼波处理可获得宽频数据.针对海水面波浪起伏及缆深误差引起的鬼波延迟时间估计误差以及崎岖海底和目的层深度变化使得鬼波和一次反射波的振幅差异系数随偏移距的变化而难以给定一个固定值的问题,本文推导出频率慢度域中鬼波滤波算子以及自适应迭代反演求解上行波算法,该鬼波滤波算子与不同水平慢度对应的鬼波和一次反射波的振幅差异系数以及鬼波延迟时间有关.并基于计算出的理论下行波与实际下行波之间的平方误差最小理论实现自适应反演迭代最优计算该振幅差异系数和鬼波延迟时间.合成的及某海上采集的倾斜缆数据去鬼波处理结果表明,频率慢度域自适应迭代反演算法能较好地去除海上变深度缆鬼波,能达到拓宽地震记录频带目的.     

莱州三山岛—刁龙嘴近岸海域冲淤特征

以2013年莱州三山岛黄金海岸海滩剖面等实测资料为基础,结合海图和遥感影像等历史资料,利用数值模拟、泥沙起动流速计算和沿岸输沙计算等方法对研究区的冲淤特征进行了研究,并在此基础上初步探讨了影响冲淤演变的主要因素。结果表明,2009—2012年期间王河口至黄金海岸东端之间岸线保持平衡,黄金海岸岸线全线后退,处于侵蚀状态,黄金海岸西段至刁龙嘴之间岸段由于养殖池建设部分岸线向海推进;1984—2004年期间研究区整体处于侵蚀状态,等深线呈不同程度后退;2004—2013年期间研究区整体呈侵蚀状态,近岸海域侵蚀量在0.5~1 m之间,7 m等深线以深海域呈微淤积状态,淤积量>0.5 m;人类活动是影响研究区近期冲淤变化的根本因素。