中国夏季云和降水的定量关系及其成因分析

云的形成是产生降雨的必要条件,云和降水之间存在着极为密切而复杂的联系。利用常规站点数据和ISCCP卫星数据等资料分析了夏季中国地区云的多种特征参数的变化与降水变化在时空分布上的联系。站点数据结果表明总云量、低云量与降水的距平在全国范围内表现出显著的正相关关系;在通过0.05水平显著性检验的站点上,云量和降水距平百分率之间的线性关系较明显,总云量每增加1.00%降水增加2.23%,低云量每增加1.00%降水增加0.46%。ISCCP数据结果显示总云云量、光学厚度和云水路径以及高云中的卷层云和深对流云云量与降水距平呈非常好的正相关关系。采用K-means聚类分析方法并参考中国地理气候分布特点,将中国分为9个气候区,以小波相干分析和交叉小波分析对各个气候区夏季云量和降水距平百分率序列在时频域内多尺度特征的关系做了进一步研究。结果显示9个气候区夏季白天总云量和低云量与降水变化在2~4年(a)和5~8a的尺度周期都具有较强的相干性与共振周期,且处于正相关位相。在时空分布和时频域上,中国地区夏季云和降水的变化之间都存在非常显著的正相关关系,尤其是低云量。云和降水变化之间具有强相干性与共振周期是两者之间正相关联系的原因。     

Landsat 8热红外数据定标参数的变化及其对地表温度反演的影响

Landsat系列卫星上的TIRS热红外传感器数据已被大量应用,针对TIRS数据的地表温度反演也相继开发出一些算法,并有一些研究对TIRS数据的定标及其地表温度反演算法的精度进行了对比。本文主要就TIRS热红外传感器定标参数的变化,结合这些定标参数变化的时间点对有关地表温度反演算法的适用性和有效性进行分析,特别是对劈窗算法是否适合当前的TIRS数据进行了讨论,以使用户能够对Landsat 8 TIRS热红外数据的正确使用有进一步的认识。总的看来,由于视域外杂散光的影响,TIRS数据的定标精度仍达不到设计目标,TIRS第11波段的不确定性仍成倍大于TIRS 10波段。因此,在Landsat团队未彻底解决这一问题之前,同时用TIRS第10、第11这两个差距较大的波段构成的劈窗算法来反演地表温度,其精度存在较大的不确定性,US6-S团队仍在致力于改进第11波段的精度,改进后的波段可以用劈窗策法。目前应以TIRS第10单波段的方式来反演地表温度为宜。     

基于小波分析的抚松县降水量变化对矿泉水资源量的响应研究

大气降水是抚松县矿泉水资源的重要补给来源,探究其变化规律及极值概率对泉流量是否能够得到持续补给具有重要意义。为此,首先利用1960~2013年的降水资料和1981~2008年部分泉流量观测数据,对抚松县降水量的年内分配、年际变化和不同年代降水量均值变化进行降水特征分析;之后,运用皮尔逊Ⅲ型模型分析最大年降水量的概率分布;接着,利用1981年7月~2008年11月期间降水量和部分泉的泉流量监测数据,采用连续小波分析法对二者周期进行分析;最后,运用交叉小波变换法对同一时段内降水量和泉流量多时间尺度变化的相关性进行分析。结果表明:1960~2013年的54间,研究区内年降水量呈现周期性变化,变差系数为1.017×10-17,降水稳定,未发生异常变化。降水量和泉流量均存在约11个月的主震荡周期,二者属于同相位(即泉流量对降水量的变化产生即刻反应),降水量作为本区矿泉水补给的重要影响因素,可为矿泉水资源得到有效补给提供保证。     

基于同步风场的机载SAR海浪参数反演方法

针对机载合成孔径雷达(SAR)对海探测特点,采用多入射角法从SAR数据本身得到与海浪参数反演区域时空匹配的同步海面风速和风向,并结合线性变换关系,计算得到海浪初猜谱对应的仿真SAR图像谱,将仿真SAR图像谱和观测SAR图像谱输入代价函数中进行迭代运算,通过非线性方程的解算得到最适海浪谱;采用交叉谱法去除海浪传播180°方向模糊,最终得到海浪参数。论文提出的基于同步风场的机载SAR海浪参数反演方法,充分利用了机载SAR海洋环境探测的优势,解决了传统SAR海浪参数反演中初猜谱构造依赖外部风场的问题,机载同步飞行试验的海浪参数反演结果与浮标观测值的有效波高、波向的均方根误差分别为0.23 m和13.23°,验证了该方法的有效性,可为机载SAR海浪参数反演业务化提供支持。     

地震死亡人数评估的投影寻踪回归建模研究

基于中国1990—2011年68次地震历史资料的5个评价指标数据和地震死亡人数,采用五重交叉验证法,建立基于SMART算法的投影寻踪回归（S-PPR）模型,模型预测误差小于等于0人、1人、2人、10人的样本占比分别为41.2%、61.8%、75%和92.6%,8个测试样本预测误差少于2人的占比62.5%,表明模型具有较高的预测精度。在5个评价指标中,地震震级对地震死亡人数的影响最显著,其次是人口密度,然后是地震发生时间、震中烈度,ΔL的影响较小。针对本例数据,不采用交叉验证法,在满足建立BPNN模型最基本要求的情况下,在多次训练的基础上可以“挑选”出“误差很小”、“精度很高”的模型,但这种挑选出来的模型是没有泛化能力和实用价值的。与采用交叉验证法建立的MLR、BPNN模型相比,S-PPR模型具有更高的数据拟合能力、泛化能力和稳健性,拓展了地震死亡人数评估的新方法和技术。     

基于结构约束的三维电阻率和重力法联合反演

电阻率和重力法是两种重要地球物理勘探方法,为了充分发挥这两种方法各自的优势,并且减少单一方法反演多解性的问题,笔者采用一种基于交叉梯度约束的重力和电阻率法联合反演算法。通过惩罚项的形式将交叉梯度约束条件加入到联合反演目标函数中,并通过高斯牛顿法对目标函数进行数值求解。模型试算结果表明,联合反演相比于单独反演获得了结构相似性更高的模型,电阻率模型对密度模型的纵向约束较为有效,密度模型纵向分辨率明显改善,联合反演能够获得更加准确的异常体空间结构分布。     

基于交叉小波与小波相干的黄土高填方体浅表层水分相关关系研究

探究黄土高填方边坡浅表层水分间的复杂关系是防治坡体浅层水土灾害的基础,本文以延安安塞某黄土高填方体为对象,开展了现场原位长时序监测,并通过交叉小波与小波相干分析方法,研究了坡面效应影响下黄土高填方边坡浅表层水分间的相关关系。结果表明：小波分析方法可用于半定量化研究黄土高填方边坡内外部水分间的相关关系,其优势是可在时域和频域上清晰表现两个时间序列的相关性与变化细节;降雨和边坡浅层土壤水之间存在两个主要的共振时间尺度0.06～1.78 d和3.56～28.47 d,在两时间尺度段内降雨与浅层土壤水的相关性呈增强趋势,即两者的相关性强弱存在明显时间尺度依赖;土壤水间的相关性强弱和交换转化剧烈程度可用显著相干面积百分比(PASC)表示,边坡不同位置PASC的平均值大小为坡顶(36.39%)<上坡段(37.6%)<中坡段(39.17%),坡面提高了垂向土壤水间的交换转化程度;边坡坡面效应的存在不利于降雨向土壤水的转化,但增强了浅表层垂向土壤水间的交换转化。     

贺州市丘陵区降雨量的空间插值方法比较

以2012—2021年贺州市113个自动气象站年平均降雨量数据为基础,基于GIS技术,选取反距离权重插值方法（IDW）、普通克里金插值方法（OK）、协同克里金插值方法（CK）、径向基函数插值方法（RBF）、局部多项式插值方法（LPI）和经验贝叶斯克里金插值方法（EBK）,分别对贺州市多年年平均降雨量进行空间插值,对插值结果进行交叉检验和误差分析。结果表明,在考虑贺州市多年平均降雨量的上下限和空间分布特征,局部多项式插值方法（LPI）插值效果最好,能较为真实地表现贺州市多年平均降雨量空间分布特征。贺州市多年平均降雨量的分布特点为自东北向西南逐渐增多,受地形地貌影响,其年平均降雨量最大值主要位于贺州市昭平县。     

山东南部近海秋季长蛇鲻相对资源量的分布及其影响因素

为探究长蛇鲻(Saurida elongate)的生态习性和分布规律,并为长蛇鲻资源的合理利用与养护提供科学依据,本文根据2016年秋季在山东南部近海进行的渔业资源与环境调查数据,分析了该海域长蛇鲻的分布特征,研究长蛇鲻成体、幼体的分布差异,并利用广义可加模型(GAM)研究其分布与生物因子和环境因子的关系。结果表明,长蛇鲻成体与幼体的分布存在差异,成体分布范围广,幼体主要分布在30 m等深线及以浅水域。GAM模型的结果表明,饵料生物、底层水温、水深和底层盐度是影响长蛇鲻相对资源量分布的主要因子。成体、幼体的分布与影响因子的关系差异极显著(P<0.01)。长蛇鲻成体的相对资源量随饵料生物和底层水温的增加表现为先上升后下降的趋势,而幼体呈现一致上升趋势;成体和幼体的相对资源量随水深增加均呈下降趋势;幼体相对资源量随底层盐度增加有明显上升趋势,而盐度对成体的影响不显著。本研究认为山东南部近海是长蛇鲻的重要栖息地,水温和盐度是成体和幼体分布差异的可能原因。     

重力数据约束的二维地震层析成像在台湾海峡南部的应用

地震-重力联合反演可以降低多解性,针对大勘探范围内岩石波速-密度关系存在较大散布的问题,引入交叉梯度结构约束构建统一的目标函数是一种有效的解决方案。利用台湾海峡南部HX-13测线进行验证:由于火成岩侵入体的存在,部分区域难以拾取可靠的地震初至,常规的走时反演无法准确恢复基底面的形态。搜集研究区的船测重力资料,根据地震地质条件和数据特点设置合适的反演参数,实现基于物性和结构双重约束的重力-地震联合反演。由对反演结果的分析和解释可以看出,该方法可在很大程度上弥补地震数据不完备的缺陷,使反演过程稳定,并提高模型的可靠性。