山西省主汛期极端变化降水特征

利用环渤海地区60个测站1961～2008年逐日降水资料,采用L矩参数估计方法对各站超临界值日极端降水拟合广义帕雷托分布。结果表明,广义帕雷托分布能够很好地拟合环渤海地区日极端降水的概率分布,其尺度参数、形状参数与极端降水重现期的地理空间分布密切相关,重现期50、100年一遇的日极端降水空间分布基本一致,山东南部、河北西南部、辽宁西部与河北东北部等区域具有较高极端降水值。     

基于5分钟雷达资料降水估测模型的比较

For the Z-R relationship in radar-based rainfall estimation, the distribution of corresponding R values for a given Z value （or the corresponding Z value for a given R value） may be highly skewed. However, the traditional power-law model is physically deduced and fitted under the normal-distribution presumption of radar wave echoes associated with a rain rate value, and it may not be very appropriate. Considering this problem, the authors devised several generalized linear models with different forms and distribution presumptions to represent the Z-R relationship. Radar-reflectivity scans observed by a CINRAD/SC Doppler radar and 5-minute rainfall accumulation recorded by 10 ground gauges were used to fit these models. All data used in this study were collected during some large rainfalls of the period from 2005 to 2007. The radar and all gauges were installed in the catchment of the Yishu River, a branch of the Huaihe River in China. Three models based on normal distribution and a dBZ presumption of gamma distribution were fitted using maximum-likelihood techniques, which were resolved by genetic algorithms. Comparisons of estimated maximized likelihoods based on assumptions of gamma and normal distribution showed that all generalized linear models （GLMs） of presumed gamma distribution were better fitted than GLMs based on normal distribution. In a comparison of maximum-likelihood, the differences between these three models were small. Three error statistics were used to assess the agreement between radar estimated rainfall and gauge rainfall： relative bias （B）, root mean square error （RMSE）, and correlation coefficient （r）. The results showed that no one model was excellent in all criteria. On the whole, the GLM-based models gave smaller relative bias than the traditional power-law model. It is suggested that validations conducted in many previous works should have been made against a specific criterion but overlooked others.     

广义Ertel-Rossby不变量在北京“7.21”暴雨过程分析中的应用

在绝热无摩擦大气中,具有守恒性及可反演性的Ertel位涡(PV)在大尺度天气系统分析中有广泛应用。由于忽略了力管项的作用,PV用于分析中小尺度天气系统演变时受到局限。从广义速度推导得到的广义Ertel-Rossby不变量(GERI)除了包含有PV的守恒性,还包含了螺旋度效应及力管项的作用,对于分析研究快变流型的中小尺度系统演变有一定优势。用GERI分析2012年7月21日北京地区的特大暴雨过程,表明GERI在暴雨区有明显的异常出现,其异常基本与暴雨出现时间同位相,表明GERI的定义涵盖了螺旋度和PV,也包含了暴雨发生时的旋转斜压大气的力管项效应,确实能体现暴雨过程中的流型快变的特点,可以作为独立的变量来分析和揭示造成暴雨的低涡系统的动力结构,为诊断和预报暴雨落区提供新的动力物理量。     

1979年—2014年三峡库区月平均气温的时空变化分析

三峡区域气温变化长期以来受到科研人员和公众的关注。受三峡复杂地形的影响,仅仅基于气象站点观测数据很难准确获取区域气温变化的空间格局,遥感技术则可以通过提供空间连续的地表观测数据来辅助气温变化分析。以广义加性模型GAM (General Additive Model)为插值算法,以高程和夜间地表温度(LST_night)遥感产品为辅助变量,估算三峡库区1979年—2014年1 km空间分辨率的月气温数据,在此基础上分析了气温变化趋势的时空特征及其与高程和森林覆盖率的关系。研究表明,(1)在插值算法中引入遥感产品LST_night作为辅助变量可以明显改善气温估算精度,冬春季的改善幅度高于夏秋季;(2)三峡库区年平均气温在1997年后明显上升,但在2003年库区蓄水后无明显变化趋势,几乎所有月(除12月以外)的气温都呈现上升趋势,增温趋势最显著是3月和9月,3月增温主要来自于库区东部山区的贡献,而9月增温主要来自于库区西部平原的贡献;(3)多数月份(除7月、8月、9月以外)的低温上升速度超过高温上升速度,导致区域气温的动态变化范围缩小;(4)三峡库区年平均气温上升速度与高程呈正相关,即海拔越高,升温越快,但在同一海拔高度处,森林覆盖率越高,年均气温上升速度越慢,暗示森林具有抑制增温的作用。     

基于广义反演方法的复杂板块构造下地震动衰减特性

为研究构造复杂的关东盆地及其周边地区的地震动衰减特性,根据地震震源机制解和Slab1.0模型,依据前人提出的日本地区地震构造类型划分方法给出所研究地震的构造类型,并依据地震构造类型及空间分布划分了3个研究区域。利用单步非参数化广义谱反演方法分析了3个区域的地震动衰减特性。结果表明:区域Ⅰ中发生于陆地的浅地壳地震的地震动路径衰减较弱,远距离处近似不出现路径衰减,频率相关的非弹性衰减较弱,品质因子Q=92.33f~( 1.87);区域Ⅱ中,发生于陆地的上地幔地震的地震动路径衰减的下降速率随距离增大而增大,频率相关的非弹性衰减较强,Q=27.75f~( 1.08);区域Ⅲ中,发生于近海的浅层地壳和上地幔地震的地震动路径衰减兼具区域Ⅰ、Ⅱ的衰减属性,Q=58.07f~( 0.89)。     

基于广义Hoek-Brown准则的瞬时线性化强度折减技术

广义Hoek-Brown(HB)准则广泛应用于岩体的计算和分析,然而,广义HB准则是典型的非线性强度准则,不能直接在有限元强度折减法中采用来开展岩体的稳定性分析。针对这一问题,开展瞬时线性化研究,根据已有的应力状态将HB强度包线上一点的抗剪强度转化为该点切线对应的黏聚力和内摩擦角,并提出了两种瞬时线性化强度折减方案:(1)基于弹塑性分析获得的应力场,对每个应力点专属的瞬时Mohr-Coulomb(MC)强度参数进行折减,相应的方法记为Point-IL-SSRFEM;(2)由于传统有限元法要求单元的抗剪强度参数保持不变,在每个单元上各个应力点获得瞬时MC强度参数后,对这些参数进行单元均一化处理并进行折减,相应的方法记为Element-IL-SSRFEM。基于岩质边坡算例,对比和评述了三参数等比折减技术和瞬时线性化强度折减技术。数值分析结果表明:与Element-IL-SSRFEM相比,Point-IL-SSRFEM对网格划分的要求较低,计算精度和计算效率相对较高;与三参数等比折减相比,Point-IL-SSRFEM的计算精度高、计算性能稳定。因此,推荐使用Point-IL-SSRFEM来分析岩质边坡的稳定性。     

一种提高单历元解算大高差短基线精度的方法

单历元基线解算可以避开传统基线解算中周跳探测等复杂的数据预处理过程。但是当两站高差较大时,即使是短基线,通过双差技术也不能充分消除对流层延迟,且残余对流层误差对单历元基线解算的影响较大,定位精度无法达到毫米级水平。针对以上问题,该文提出了采用半参数广义补偿最小二乘对大高差短基线进行单历元解算,削弱残余对流层误差影响的方法。实际算例表明,与常规的最小二乘法相比,该方法能很好地分离GPS残余对流层误差,各方向定位精度能达到毫米级水平。     

应用NASA MERRA再分析资料对一次高原切变线的诊断分析

利用2016年6月29—30日地面及高空常规观测资料、CMORPH融合降水资料以及时空分辨率较高的NASA MERRA 0.625°×0.5°逐3 h再分析资料,对一次高原切变线过程进行了天气动力学诊断分析。运用广义位温、广义湿位涡和涡生参数等诊断量对切变线系统的生成及其降水分布进行分析。结果显示:广义位温等值线梯度大值区与大气水汽的聚集区相对应。切变线降水的发生、发展与广义湿位涡的分布及演变有较好的对应关系,低层大气广义湿位涡的正异常大值对降水发生有一定关联。广义湿位涡正负异常值之间的零线可较好表征高原切变线的位置。广义湿位涡中心强度对切变线生成与发展有一定指示意义。涡生参数可作为高原切变线生成和加强的一个明显前兆信号。     

随机介质的声散射(Ⅰ)——广义Born近似反演

运用泛函微分方法给出弱随机介质中散射问题的散射幅度Ｂｏｒｎ近似的推广形式。讨论了关于阻尼最小二乘法反演介质参数的各价相关函数的方法,并讨论具有有限支集势函数扰动的逆问题的唯一性,其结果对运用Ｎｅｗｔｏｎ法等数值方法有实际意义。