基于EMD 和集合预报技术的气候预测方法

气候系统是典型的非平稳性系统,然而对于气候观测数据的处理通常是在时间序列平稳的假定下完成的,比如气温和降水的多步预报,这通常会导致预报准确度较低。为改进该缺陷,首先将非平稳数据序列分解成平稳的、多尺度特征的本征模态函数分量(IMF),再使用数值集合预报与逐步回归分析相结合的方式对每一个IMF 分量构建不同的预报模型,最后线性拟合成预报结果。通过Visual Studio 2008 开发平台使用上述方法建立了一个短期气候预报系统,采用广西区88 个气象站1957—2005 年的2 月距平气温数据进行实际验证。结果表明,相对于普通预测和单一预测方法,加入了EMD 和集合预报技术的方法在仅用历史资料进行多步预测的情况下,对于气候的变化趋势以及突发性气候具有更好的预报能力。      

西北冰洋表层沉积物中的底栖有孔虫组合及其古环境意义

通过对中国第1~4次北极考察在西北冰洋采集的表层沉积物中底栖有孔虫丰度及其优势种分布特征与环境因素关系的综合研究发现,楚科奇海区低的底栖有孔虫丰度主要受较高的陆源物质输入的稀释作用影响;楚科奇海台和阿尔法脊较高的底栖有孔虫丰度主要受到暖而咸的大西洋中层水的影响;受碳酸钙溶解作用影响的门捷列夫深海平原和加拿大海盆底栖有孔虫丰度较低,并且水深3 597 m的站位出现了似瓷质壳的Pyrgo williamsoni和Quinqueloculina orientalis,说明该区的CCD深度大于3 600 m。根据底栖有孔虫7个优势属种的百分含量分布特征可以划分出5个区域组合:南楚科奇海陆架-白令海峡组合以优势种Elphidium excavatum和Buccella frigida为特征,可能反映受白令海陆架水影响的浅水环境;阿拉斯加沿岸-波弗特海组合以优势种Florilus scaphus和Elphidium albiumbilicatum为特征,可能反映受季节性海冰融化,低盐的阿拉斯加沿岸流以及河流淡水输入的低盐环境;大西洋中层水组合以优势种Cassidulina laevigata为特征,可能反映高温高盐的大西洋中层水影响的环境;北极深层水组合以优势种Cibicides wuellerstorfi为特征,可能反映水深大于1 500 m低温高盐的北极深层水环境;门捷列夫深海平原组合以优势种Oridorsalis umbonatus为特征,可能反映低营养的底层水环境。     

辽宁省人工增雨数据集管理系统的设计与实现

基于辽宁省气象资料,依托机载观测仪器及地面特设仪器观测数据,利用VB编程实现了辽宁省人工增雨业务数据集管理系统。系统包括：地面站资料、高空站资料、自动站资料、雷达探测资料、卫星探测资料和双通道微波辐射计数据、机载液态水探测数据、粒子激光探测数据、飞机和火箭增雨作业信息、降水天气分型共10个方面的内容,其目的是在人工影响天气业务工作中实现信息共享,为气象业务和科研工作服务。     

基于深度学习的高分辨率遥感影像土地覆盖自动分类方法

土地覆盖变化是全球变化研究的核心,而精准分类是开展土地覆盖变化研究的基础。高分辨率遥感卫星技术的快速发展对地表分类的速度和精度提出了双重挑战,近年来人工智能等新技术的发展为图像自动分割提供了实现途径,而以卷积神经网络为代表的深度学习方法在遥感图像分类领域也具有独特的优势。为对比深度学习模型设计对高分辨率图像分类结果的影响,本文以郑州市2019年高分1号影像作为输入,对比研究了基于UNet模型改进的4种不同深度学习网络模型在高分辨率影像土地覆盖自动分类应用中的差异,探讨了残差网络、模型损失函数、跳层连接和注意力机制模块等编码和解码设定对于分类精度的影响机制。研究发现：同时加入多尺度损失函数、跳层连接和注意力机制模块的MS-EfficientUNet模型对郑州市土地覆盖分类结果最优,基于像元评价的整体分类精度可达0.7981。通过在解码器中引入多尺度损失函数可有效提高林地、水体和其他类别的分类精度;而对编码器进行改进,加入跳层连接和注意力机制可进一步提高草地、水体和其他类别地物的分类精度。研究结果表明,深度学习技术在高分辨率遥感影像自动分类中具有潜在应用价值,但分类结果精度的进一步提高和多级别大范围的精细分类方法仍是下一步研究的重点。     

2008-2011年湖北省暖干类暴雨特征分析

选取2008-2011年湖北省7个暖干类暴雨个例,利用GFS 0.5°×0.5°再分析资料进行合成分析。结果表明：湖北省暖干类暴雨过程中,正涡度平流不是大范围出现,而是以正涡度平流核的形式出现并随着风场流转,使暴雨区各层涡度平流的配置快速发生变化,容易引起上升运动的突然加强;暖平流从中高层扩展至整层,强暖平流中心出现在临近暴雨发生时的边界层,热力强迫导致低层强辐合,950 hPa上下强暖平流中心与暴雨点位置较一致,对暖干类暴雨的预报有较好的指示意义;中层干空气和低层暖湿空气的侵入是暴雨区对流不稳定增长的主要影响因子,均与副热带高压的西伸发展有关。     

祁连山地震带中强地震前热红外异常研究

对祁连山地震带1991—2004年间发生的13次中强地震,采用NOAA卫星热红外遥感资料数据库进行地面温度的时空网格化扫描,获得多年连续的热红外时序,研究地震前后的温度演化过程,提取震前地表温度的异常特征。研究结果表明,有38%的地震在震前出现了热红外异常现象,有的表现为温度降低,有的则表现为温度升高,体现了地震诱发因素的复杂性;温度异常幅度均为2~3℃,异常出现的时间均在2个月内;震级越大,异常越明显,但并非所有6级以上地震都比5~6级地震的热红外异常明显。     

海岛礁航空摄影测量技术应用研究

海岛礁地形测量是海洋测绘的重要内容,航空摄影测量是地形图测绘的主要手段。针对海岛礁测绘难点,提出了海岛礁航空摄影测量的关键技术和解决方案,通过海岛礁航空摄影、空中三角测量和重要地物测绘等技术方法分析,深化了海岛礁航空摄影测量应用理论基础。     

冬季欧亚型遥相关候时间尺度异常特征及其对我国天气的影响

本文利用NCEP/NCAR全球逐日再分析资料,确定了冬季欧亚（EU）型遥相关逐候指数持续性异常的标准,继而分析了EU指数持续性异常的特征,探讨了对应时段的环流特征及其对我国冬季天气的影响。统计结果表明：1957—2010年的54个冬季共发生了26次异常过程;正、负异常过程各有三个高发时段分别为12月、1月第2—5候、2月第4候至3月第1候,以及12月第4—5候、1月前3候、2月第3候至3月第1候。选取200、850 hPa分别代表高低层大气,对异常过程合成分析后发现：指数异常时,高低层大气具有强的EU型特征;我国大部分地区的气温受EU指数异常影响,差异显著;黄河中下游、长江中下游及东南局部地区的降水差异显著;正异常过程中,受西伯利亚高压加强的影响,我国对流层低层盛行偏北风,温度普遍偏低,降水偏少;负异常过程相反。     

渤海东北海域有孔虫埋葬群特点与沉积环境的关系

对渤海东北海域211个表层样品中有孔虫的定量和定性分析,共得底栖有孔虫48属109种,浮游有孔虫匮乏。对底栖有孔虫中58个种运用Q型因子分析,经方差最大化旋转,获得3个主因子的方差累计贡献为98.62%。组合Ⅰ为毕克卷转虫变种-冷水面颊虫,代表低温低盐沿岸流分布的滨岸环境;组合Ⅱ为异常诺宁虫-伊格尔虫未定种,代表黏土粉砂沉积物分布的近岸浅海;组合Ⅲ为压扁卷转虫-覆盖面颊虫,代表30m水深线以外的较深水环境。研究区有孔虫埋葬群分布主要受冬季低温低盐沿岸流、沉积物分布、潮流、沉积速率及CaCO3含量等因素的控制。     

蓝藻水华衰亡对沉积物碳库有机碳组分的影响

湖泊沉积物碳库作为湖泊生态系统的重要组成部分,对湖泊碳循环起重要作用,而蓝藻水华衰亡过程对湖泊碳库稳定性影响研究较少本研究采集太湖蓝藻、湖水、沉积物样品,建立蓝藻水沉积物室内模拟实验系统,分析蓝藻水华衰亡过程中沉积物碳库易氧化有机碳(EOC)、惰性有机碳(ROC)、微生物量碳(MBC)、轻组有机碳(LFOC)和重组有机碳(HFOC)的变化规律,探究蓝藻水华衰亡过程对湖泊碳库稳定性的影响结果表明,蓝藻水华衰亡前期(1～9天),ROC缓慢下降,EOC和LFOC快速下降,MBC有所增加;衰亡中期(10～45天),沉积物TOC和ROC含量升高;衰亡末期(46～63天),HFOC和ROC等稳定有机碳进入一个从缓慢分解逐渐趋于稳定的阶段周期性的蓝藻水华暴发、衰亡和湖泊稳定性有机碳的日渐累积,最终会对沉积物碳库有机碳组分及其稳定造成显著影响.