FY-4A GIIRS高时间分辨率温湿度廓线反演及其在台风中的应用

针对2020年第9号台风"美莎克"期间FY-4A 高光谱红外干涉式大气垂直探测仪GIIRS每15 min一次的目标区跟踪加密观测资料,用三维卷积神经网络算法反演的全天空大气温度、湿度廓线分析了台风处于生命史不同阶段时暖心结构和湿度场结构的演变特征。结果表明:卷积神经网络的深度机器学习算法可以用来反演全天空的三维大气温度和湿度垂直廓线,不光适用范围广(晴空和有云视场)、反演精度高,而且反演速度快。利用静止卫星平台高时间分辨率的特性,反演得到的温度、湿度廓线可以细致追踪台风处于发展、成熟和登陆等阶段时暖心结构和湿度场的时空演变特征。台风从发展阶段(热带风暴和强热带风暴)到成熟阶段至登陆消亡时,暖心首先出现在对流层中高层较薄的区域,随着台风强度的加强,深厚的暖心结构明显、强度增加,水平面积增大且垂直往下延伸。由于对流云中强上升气流的输送水汽正距平区逐渐上传至300 hPa,台风最强时密闭云区与四周下沉气流区比湿差高到8 K·kg^-1。暖心结构和高湿度中心随着台风登陆而逐渐消失。     

地震波阻抗反演预测煤层厚度在晋北地区的应用

利用测井资料结合三维地震数据体及其解释成果进行波阻抗反演。通过层位标定确定煤层所对应的波阻抗层,然后提取该波阻抗层的厚度并与钻孔见煤点处的煤层厚度进行拟合匹配,最终得到三维地震测区的煤层厚度分布规律。     

短蛸(Octopus ocellatus)酪氨酸蛋白激酶基因的克隆及其mRNA在细菌刺激后的表达规律

从前期构建的短蛸(Octopus ocellatus)c DNA文库中克隆获得了一个短蛸酪氨酸蛋白激酶(Oo Btk)基因的c DNA全长,其c DNA全长1191 bp,包括5’非编码区(UTR)259 bp,3’UTR 227 bp,开放阅读框(ORF)705 bp,编码234个氨基酸,预测理论等电点为8.50,分子量为27.7 k Da。运用实时荧光定量PCR法分析了在健康短蛸的不同组织以及鳗弧菌和藤黄微球菌刺激后血细胞中Oo Btk的表达规律,结果表明:Oo Btk在肌肉、外套膜、鳃、鳃心、系统心脏、肝胰脏、肾囊、胃、性腺和血细胞等各检测组织中均有表达,其中在肝胰脏的表达量最高;短蛸经鳗弧菌和藤黄微球菌刺激后,Oo Btk在血细胞中的表达量呈现出了明显的被诱导表达趋势,在鳗弧菌和藤黄微球菌刺激后6 h表达即增强,并分别在鳗弧菌刺激后48 h和藤黄微球菌刺激后12 h达到最高。Oo Btk参与短蛸对于鳗弧菌和藤黄微球菌刺激的应答过程。     

应用实时定量PCR技术检测秦皇岛近岸海域褐潮原因种——抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)

Aureococcus anophagefferens, a small pelagophyte algae, has caused brown tide blooms in coastal waters of Qinhuangdao in recent years, presenting significant negative impacts on the shellfish mariculture industry. Under standard light microscopy, it is visually indistinguishable from other small algae in field samples due to its extremely small size. In this study, quantitative polymerase chain reaction(q PCR) based on 18 S r DNA sequences was developed and used to detect and enumerate A. anophagefferens. A linear regression(R2 = 0.91) was generated based on cycle thresholds value(Ct) versus known concentrations of A. anophagefferens. Twenty-two field samples collected in coastal waters of Qinhuangdao were subjected to DNA extraction and then analyzed using q PCR. Results showed that A. anophagefferens had a wide distribution in coastal waters along Qinhuangdao. Elevated A. anophagefferens abundance, category 3 brown tide blooms(200 000 cells/m L) occurred at Dongshan Beach and Tiger-stone Beach in August in 2013. In shellfish mariculture areas along coastal waters of Qinhuangdao, 4 stations had category 3 blooms, and 6 stations had category 2 blooms(35 000–200 000 cells/m L) in August and all stations had category 1 blooms(0 to ≤35 000 cells/m L) in October. Quantitative PCR allows for detection of A. anophagefferens cells at low levels in filed samples, which is essential to effective management and prediction of brown tide blooms.     

控制点与检查点数量和比例对水深遥感反演精度的影响分析

在水深遥感反演半经验模型中,水深控制点和检查点选取是一项非常重要的工作,前者用于建立实测水深值与遥感影像灰度值之间的数量关系,后者用于评价水深反演精度。但前人在相关研究中并未就控制点和检查点的选取数量和比例给出有实验依据的建议,亦未开展其对水深反演精度的影响分析。针对这个问题,作者使用6020个实测水深点和World View-2、GF-1 WFV、Landsat8 OLI 3种多光谱影像,基于三波段水深反演模型开展了81组实验,分析比较了不同数量和比例的控制点与检查点对反演结果的影响,评价过程利用平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)、平均相对误差(Mean Relative Error,MRE)和反映实测水深与反演水深相关性的决定系数R2等3种参数。结果表明:(1)当控制点数量达到31个时,水深反演精度即趋于稳定;(2)检查点数量在30个时,其评价指标已可以代表模型反演精度;(3)控制点和检查点的数量比例对反演精度并无影响,但控制点选取过多则会产生反演精度降低的现象,采用人工选取检查点时剔除浅水区的异常点即可有效避免这一问题。     

一种高频雷达回波谱反演海浪的新算法

在高频地波雷达海浪谱反演问题中,广泛采用的Barrick后向散射公式属于第一类非线性Fredholm积分方程。此类积分方程的解在本质上是不适定的,加之高频雷达二阶回波信号信噪比较低,使得反演海浪谱存在解不稳定的问题。本文提出一种稳定且低复杂度的反演算法,此算法首先根据高频雷达一阶回波谱测量海浪方向,并将其引入积分方程求解过程,减少求解变量的个数,降低反演算法的复杂度。为解决反演结果不稳定的问题,使用Tikhonov正则化方法并利用广义交叉验证法(GCV)确定其正则化系数。通过在不同测试条件下对反演算法的仿真测试分析,表明此方法具有运算量小、稳定性好的特点。     

利用浅海的声传播损失反演海面风速

声信号在浅海环境传播时,经过海面风浪的不断散射,传播损失会相应改变。本文通过分析声传播损失计算海面波高,利用风浪充分成长时波高与风速的关系,对海面风速进行反演,并针对声速剖面在有无跃层两种情况下反演过程的异同进行讨论。利用模拟仿真与2013年黄海声传播实验数据对其进行了验证,结果表明此方法是有效的。     

基于Landsat-8遥感影像和LiDAR测深数据的水深主被动遥

主被动遥感结合反演远海岛礁周边水深信息,不仅可以有效弥补传统测深方法覆盖范围小且费时费力的不足,也可为航运安全、海洋减灾、生态环境保护等领域提供基础资料。以夏威夷瓦胡岛周边水深反演为例,应用Landsat-8多光谱遥感数据和机载Li DAR测深数据,开展了不同密度Li DAR测深数据对水深多光谱遥感反演精度的影响分析、不同水深网格化处理方法对水深遥感反演结果的影响分析和基于少量Li DAR控制区块的大区域水深反演能力分析三方面的研究工作。结果表明:(1)Li DAR测深数据密度的改变对水深反演结果的影响不大,变化后的水深反演结果与原始的水深反演结果相比,平均相对误差变化在0.3%以内,平均绝对误差变化在0.03m以内;(2)采用均值格网处理方法的多光谱遥感水深反演精度要略高于采用中值格网处理方法的水深反演精度,具体体现在均值的平均绝对误差要比中值的低0.04~0.05 m,平均相对误差低1%~10%,反演结果的残差分布显示在0~2 m和20~25 m的水深段内均值统计法的残差分布更集中且其平均值接近于0 m,而在其它水深段二者的残差分布基本相同;(3)基于少量Li DAR控制区块的大区域遥感水深反演结果较为理想,两个检查区块的水深反演结果 R2、平均绝对误差和平均相对误差分别为:0.877,1.66 m,3.5%和0.941,1.62 m,28.4%。反演结果分段分析表明各水深段内反演的精度都比较理想,平均绝对误差除20~25 m水深段外,均低于2.5 m,平均相对误差除0~2 m,2~5 m外,均低于25%。     

基于相控地质统计学反演的薄储层岩性、物性预测

针对河流相储层厚度薄、纵向叠置严重、横向变化快、常规确定性反演方法受地震频带限制难以准确刻画的特点,尝试应用基于MCMC算法的地质统计学方法进行反演,以提高分辨率和储层预测精度,并全程应用成岩储集相控制建模,以便从储层地质学的角度加强模型约束,促进概念模型向定量模型的转化,建立合理的反映地下实际情况的油藏物性模型。具体实现方法是,首先利用对岩性识别敏感的测井曲线重构拟声阻抗曲线,再以声阻抗为中间变量,对岩性、物性参数空间变异性进行双重变差函数分析,最后基于MCMC算法实现了成岩储集相控制的地质统计学反演。得到的三维岩性、阻抗及孔隙度模型,其纵向分辨率为1ms,既可以很好地展现不同期次砂体的叠置关系、隔夹层的分布以及沉积旋回纵、横向演变规律,又可以实现物性变异方向沿河道砂体弯曲方向变化的趋势,同时可对地震资料的多解性进行有效限制。