Uncertainty in marine weather routing

Weather routing methods are essential for planning routes for commercial shipping and recreational craft. This paper provides a methodology for quantifying the significance of numerical error and performance model uncertainty on the predictions returned from a weather routing algorithm. The numerical error of the routing algorithm is estimated by solving the optimum path over different discretizations of the environment. The uncertainty associated with the performance model is linearly varied in order to quantify its significance. The methodology is applied to a sailing craft routing problem: the prediction of the voyaging time for an ethnographic voyaging canoe across long distance voyages in Polynesia. We find that the average numerical error is an order of magnitude smaller than the performance model uncertainty. These results illustrate the significance of considering the influence of numerical error and performance uncertainty when performing a weather routing study.     

利用综合评分方法评估CMIP5模式对北极海冰的模拟能力

北极海冰冰盖自20世纪以来经历了前所未有的缩减,这使得北极海冰异常对大气环流的反馈作用日益显现。尽管目前的气候模式模拟北极海冰均为减少的趋势,但各模式间仍然存在较大的分散性。为了评估模式对于北极海冰变化及其气候效应的模拟能力,我们将海冰线性趋势和年际异常两者结合起来构造了一种合理的衡量指标。我们还强调巴伦支与卡拉海的重要性,因为前人研究证明此区域海冰异常是近年来影响大尺度大气环流变异的关键因子。根据我们设定的标准,CMIP5模式对海冰的模拟可被归为三种类型。这三组多模式集合平均之间存在巨大的差异,验证了这种分组方法的合理性。此外,我们还进一步探讨了造成模式海冰模拟能力差别的潜在物理因子。结果表明模式所采用的臭氧资料集对海冰模拟能力有显著的影响。     

基于GPT2w模型化加权平均温度反演可降水量

提出一种基于GPT2w模型化加权平均温度反演大气可降水量的方法,并分析附加系统偏差改正的模型化加权平均温度对可降水量的影响。结果表明,基于GPT2w模型化加权平均温度反演的大气可降水量的精度与基于Bevis公式计算的加权平均温度反演的大气可降水量的精度相当;对GPT2w模型化加权平均温度进行系统偏差改正后,大气可降水量的精度有一定改善,但改善率不到1%。     

一种基于M估计的Robust-ELM滑坡位移预测方法

采用传统ELM算法进行滑坡位移预测时,其网络输出权值由最小二乘估计得出,导致ELM抗差能力较差,从而造成网络训练参数不准确。为此,将M估计与ELM相结合,提出一种基于M估计的RobustELM滑坡变形预测方法。该方法利用加权最小二乘方法来取代最小二乘法计算ELM输出权值,以减少滑坡监测数据中粗差对ELM预测的干扰。分别以链子崖、古树屋滑坡体为例,将Robust-ELM进行了单维、多维粗差的抵御性验证。结果表明,该方法能够有效降低粗差对预测的影响,具有良好的抗差能力。     

长山群岛海洋渔业资源的平均营养级变化特征

根据长山群岛 1965-2016 年渔业统计资料,分析长山群岛海域主要捕捞渔获物产量、平均营养级 （Mean trophic level, MTL）、渔业均衡指数 （Fishing in balance index,FiB） 年际变化,探讨其海洋渔业资源利用状况,并利用小波分析方法研究52年来渔获物 MTL 周期变化特征。研究表明： （1） 长山群岛捕捞产量、MTL 和 FiB 指数呈阶段性变化; （2） 长山群岛渔业资源开发经历初期开发、扩张捕捞、过度捕捞、资源破坏等四个阶段,渔业资源环境正在逐渐恶化;（3） 受人类捕捞活动影响,MTL 在 15~19 年和 24~34 年两种时间尺度下呈周期波动,30 年为第一主周期,17 年为第二主周期。长山群岛渔业资源破坏日益严重,未来几年平均营养级将呈下降趋势。为防止渔业资源进一步衰退,应加强捕捞活动管理力度,落实海洋渔业资源保护制度;完善预警机制,构建海洋渔业资源监测系统;同时应积极调整长山群岛渔业产业结构,提高资源产出效率.     

海底爆破振动强度衰减规律及中华白海豚保护措施研究

为确保海底爆破施工所诱发的振动不对中华白海豚造成危害,基于量纲分析法对萨道夫斯基经验公式进行修正,建立适用于预测海底爆破质点峰值振动速度的相似准数方程。在此基础上根据现场试验数据进行非线性回归运算,得到相关参数并分析了海底爆破振动强度衰减规律。分析表明:海底爆破质点峰值振速主要由单段装药量、监测点距爆心水平距离、覆盖层厚度及海水深度等因素决定。将参数值分别代入萨氏公式及新建公式计算预测值并进行误差估计,其平均误差分别为20.3%和10.0%,新建公式提高了对质点振速预测的准确性。利用新建公式及超压内安全振速估算保护中华白海豚的安全距离并提出相应的保护措施,为同类工程施工提供理论参考依据。     

顾及周期性误差修正的加权平均温度模型构建

针对目前多数大气加权平均温度(Tm)模型没有考虑季节性影响这一问题,该文首先利用IGRA 2005-2010年全球探空数据,分别建立了各探空站点与地表温度有关的线性Tm模型、与地表水汽压有关的指数Tm模型以及与地表温度和水汽压均有关的混合Tm模型。然后以探空站积分Tm值为参考,对上述3类模型的误差时间序列进行了分析,发现这3种模型均存在周期性误差,并在此基础上构建了考虑周期性误差修正的3类Tm新模型。利用2011-2014年全球探空数据对3类新模型进行精度验证,结果表明:3类Tm新模型的精度相比于原模型均有所提升,模型的周期性误差影响基本得以消除,且3类Tm新模型的精度基本一致。     

陀螺全站仪在隧道测量中的应用研究

随着我国经济和科技的蓬勃发展,隧道工程建设也呈现出规模化和多元化的趋势。本文首先总结了我国公路隧道、铁路隧道和水下隧道的增长状况;然后归纳了隧道测量中平面控制网的布设方法;最后通过分析发现:通过陀螺全站仪加测陀螺边来传递方位基准,可有效提高隧道贯通精度。     

RTK无验潮水深测量误差分析及控制方法

实时动态(real time kinematic,RTK)无验潮水深测量技术已成为海洋测绘发展的方向。从RTK无验潮水深测量原理和误差来源入手,定性与定量分析了高程拟合误差、波浪引起的误差、仪器测量误差、定位时延以及仪器安装等误差对成果精度的影响,指出选择恰当的拟合模型是控制高程拟合误差的关键,安装姿态传感器可以削弱波浪引起的误差,提出测量前对换能器连接杆进行垂直度测量、采用双频接收机和PPS等控制方法可以有效减小测量误差。结合实践提出减小RTK无验潮水深测量精度四点建议,为RTK无验潮水深测量技术的推广应用提供参考。     

动态水平-海面辐照度测量的新理念

目前海面辐照度的测量,在消除天空光影响的同时,却引入了仪器接收面倾斜的误差。作者经过多年的实践,提出动态水平的理念和一整套技术方法,解决了这一问题。动态水平技术的应用,需应用最新技术的发展,而且必然引起海洋光学测量仪器、特别是海洋光学浮标的一系列变革,对海洋水色遥感具有重要的意义和影响。