基于ARMA模型非因果空间预测滤波(英文)

常规频域预测滤波方法是建立在自回归(autoregressive,AR)模型基础上的,这导致滤波过程中前后假设的不一致,即首先利用源噪声的假设计算误差剖面,却又将其作为可加噪声而从原始剖面中减去来得到有效信号。本文通过建立自回归-滑动平均(autoregres sive/moving-average,ARMA)模型,首先求解非因果预测误差滤波算子,然后利用自反褶积形式投影滤波过程估计可加噪声,进而达到去除随机噪声目的。此过程有效避免了基于AR模型产生的不一致性。在此基础上,将一维ARMA模型扩展到二维空间域,实现了基于二维ARMA模型频域非因果空间预测滤波在三维地震资料随机噪声衰减中的应用。模型试验与实际资料处理表明该方法在很好保留反射信息同时,压制随机噪声更加彻底,明显优于常规频域预测去噪方法。     

基于多尺度小波特征的高光谱影像亚像素目标识别

提出了一种基于多分辨率小波高频特征系数的高光谱遥感影像亚像素目标识别方法。首先利用多尺度小波变换将光谱信号分解为不同尺度的高频特征信号,然后借助接收操作特性曲线(ROC)和马氏距离投影寻踪求取一维最佳识别特征,最后通过高斯最大似然决策函数求解亚像素目标的存在概率。通过38种小波函数的高光谱数据实验证明,该方法对亚像素目标的识别效果较好。     

喀斯特地区的水资源承载力评价研究——以贵州省为例

喀斯特地区水文运动规律特殊,生态环境脆弱,其水资源承载力也不同于非喀斯特地区。本文从喀斯特地区的水资源承载力入手,选取了供水模数、需水模数、水资源开发利用程度、人均供水量、工业用水重复利用率、耕地灌溉率、生态环境用水率等评价指标,并用多目标灰色关联投影法对贵州省各地区的水资源承载力状态进行了合理排序。最后对人口、GDP、水资源量和喀斯特面积与评价结果进行了灰色关联度分析,得出以上四因素与喀斯特地区的水资源承载力具有一定的关系,其关联程度大小顺序为: 水资源量> 人口> GDP> 喀斯特分布面积;喀斯特分布面积对其水资源承载力具有一定程度的影响,喀斯特地区经济发展的落后导致其经济发展与水资源承载力关系不明显; 随着经济技术水平的提高,喀斯特分布面积对水资源承载力的影响将逐渐减小。      

华南冬季极端低温事件的统计建模及未来预估

基于1961—2005年华南冬季逐日最低温度观测资料,以及参与CMIP5的IPSL-CM5A-MR、MPI-ESM-MR、CMCC-CMS 3个模式的历史模拟和未来排放情景预估数据,从过程角度定义和提取华南冬季极端低温事件及其特征指标,并通过引入极值理论构建极端低温事件的概率分布模型(Cold Spell Model, CSM),刻画其强度、频数和持续时间特征分布;进一步结合基于累计概率分布变换的偏差订正方法降低模式模拟的偏差,探讨了RCP4.5情景下全球升温1.5℃和2℃时极端低温事件的风险变化。研究表明：(1)CSM模型能够较好地拟合极端低温特征概率分布,大部分台站通过了K-S或卡方检验;(2)相对于观测,模式模拟极端低温存在一定偏差,经偏差订正后,各站点BS评分接近于0,SS评分普遍提高到0.88左右;(3)全球增暖背景下,华南地区极端低温呈现强度减弱、频数减少、持续时间缩短的特征。全球增暖1.5、2.0℃背景下,华南大多数地区极端低温事件平均强度减弱,频次降低,持续时间变化具有明显的空间差异;每年发生1次极端低温事件的概率增加,但每年发生3、5次的概率减少;增暖1.5℃下极端低...     

IPCC第六次气候变化评估中的气候约束预估方法

得益于第五次评估报告（AR5）以来约束预估研究的迅速发展,观测约束成为政府间气候变化专门委员会（IPCC）第一工作组（WGI）第六次评估报告（AR6）提升对未来预估约束的证据链中的重要一环。IPCC第一工作组第六次评估报告首次利用包括根据历史模拟温度升高幅度得到的观测约束、多模式预估以及第六次评估报告中更新的气候敏感度在内的多条证据链来约束全球地表温度未来变化的预估,减小了多模式预估的不确定性。文中回顾并介绍了IPCC第一工作组第六次评估报告中涉及的几种主要观测约束方法（多模式加权方法、基于归因结论的约束方法（ASK方法）、萌现约束方法）及其应用情况。在IPCC第一工作组第六次评估报告以及很多针对不同区域不同变量的预估研究中,观测约束方法均显示出了订正模式误差、改善模式预估的潜力。相比而言,目前中国在观测约束预估方面的研究还不多,亟待加强观测约束方法研究以及在中国区域气候变化预估中的应用,为中国应对气候变化的政策制定和适应规划提供更丰富、不确定性更小的未来气候信息。      

极射赤平投影在定向钻进轨迹设计计算中的应用

赤平投影是将物体三维空间的几何要素(线、面)反映在投影平面上进行处理的方法。将极射赤平投影方法应用到定向钻进轴线的设计计算中,将空间问题转化为平面问题,再利用球面三角形有关公式进行计算,即可得到一系列的特征参数计算公式。研究表明,采用极射赤平投影和球面三角形解析几何相结合的设计计算方法,是一种既简便又快捷的定向钻进轨迹设计方法。      

光学显微镜成像方式及投影冷光源的分频合成探讨

传统显微镜光源主要包括卤素灯光源、纯水过滤热射线光源、LED光源等,由于卤素灯光源含有大量760~1400 nm区段的红外线,纯水过滤热射线光源滤除红外线不彻底且水会导致透射光线的部分散射,LED光源在500 nm波长附近的光照强度不足、波形存在缺陷,容易灼伤样品或使成像质量受限,都难以满足需要采用大功率冷光源进行无损、高质量显微观察成像和测试的要求。本文在总结光学显微镜的成像方式、光源类型及各类光源优缺点的基础上,提出了采用三棱镜-凸透镜组分频合成冷光源的新思路。该思路首先利用三棱镜将卤素灯光源光谱按频率顺序打开,然后选择可见光区域内的光谱,用凸透镜组校正可见光方向后,再由三棱镜将这些可见光合成不含热射线的冷光源。理论和砂岩荧光薄片实际测试效果表明,该方法既可完全排除热射线,从而使样品免遭受破坏,又保持了完整的可见光光谱,解决了大功率冷光源红外线生热和光谱存在缺陷的难题,这为采用大功率冷光源的光学显微镜投影高质量成像提供了新的方法及切实可行的依据。该套分频合成光源的装置主要配置为:玻璃材质的同规格的三棱镜与凸透镜各两个,卤素灯光源一个。结构简单,可在需使用大功率冷光源进行无损成像和测试等方面获得广泛的应用。     

基于CMIP5多模式集合资料的中国气温和降水预估及概率分析

选用国际耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）提供的30个全球大气-海洋耦合模式（AOGCMs）在典型浓度路径（RCPs）情景下气温和降水量的预估结果,采用扰动法,用站点观测资料作为气候背景场替代AOGCM模拟的气候平均,尝试校正气候预估结果的系统性偏差。通过集合方法,用概率的形式给出中国平均气温升高1 ℃,2 ℃和3 ℃以及降水量增加10%,20%和30%概率的空间分布,讨论了中国未来平均气温和降水量可能的变化。结果表明：经过扰动法处理后的气温和降水量预估集合保留了当前气候的局地信息。预估平均气温在中国均有上升,北方地区尤其是青藏高原地区变暖的程度大于南方地区,北方大部分地区平均气温升高的趋势为0.28 ℃/10a。在21世纪初,中国北方地区年平均气温升高1 ℃的可能性超过50%。到了21世纪末期,中国大部分地区平均气温升高2 ℃的可能性超过60%,新疆北部以及青藏高原南部地区气温升高3 ℃的可能性超过50%。预估中国降水量普遍增多,中国北方地区降水量增多的程度要明显大于江淮流域及其以南地区,尤其是西北地区降水量增多非常显著,降水量增多30%的可能性超过70%以上。     

黑龙江省玉米低温冷害风险评估及预估

利用气候资料、地理信息数据及社会经济数据,根据自然灾害风险理论和低温冷害形成机制,采用GIS技术,分析了黑龙江省玉米低温冷害的危险性和易损性,实现了玉米低温冷害的风险评估与区划,并利用CMIP5中的MRI-CGCM3模式模拟结果对黑龙江省2015-2044年玉米低温冷害风险进行预估。结果表明：1961年以来共有24年是低温冷害年,其中12年是严重低温冷害年。松嫩平原大部、三江平原大部及黑河南部是玉米一般低温冷害的多发区,同时该区暴露性较高,如有重度灾害发生,则对全省粮食产量产生严重影响。未来30年,黑龙江省低温冷害发生的概率有所减少,松嫩平原东部和南部是一般低温冷害的高风险区,三江平原西部是严重低温冷害的高风险区。     

未来东北地区农业气候资源的时空演变特征

研究采用NorESM1-M模式输出的气候情景资料驱动农业生态区模型,分析了21世纪中期在RCP 2.6和RCP8.5典型浓度路径下的东北区域气候资源变化。研究表明:在RCP2.6、RCP8.5两种气候变化情景下,东北区域年平均气温呈现升高趋势,≥10℃积温所反映的热量条件得到显著改善,以黑龙江省和辽中南积温的增加最为明显;受气温升高影响,2050s参考作物蒸散普遍增加。区域内降水总量略有增加,东北西部干旱地区状况略有改善,东部地区更加湿润;趋于暖湿的气候促使作物生长季延长,到21世纪中期,全区最长增加12.4天。