高时空分辨率三维风场在强对流天气临近预报中的融合应用研究

以业务应用为目标,开展高时、空分辨率三维风场在强对流天气临近预报中的融合应用研究。运用北京快速更新多尺度分析和预报系统集成子系统（RMAPS-IN,Rapid-refresh Multi-scale Analysis and Prediction System-Integration）,对雷达四维变分分析系统（VDRAS）30 min临近预报的高时、空分辨率三维风场作为数据源与自动气象站风场观测进行快速融合处理。结果表明,以VDRAS临近预报风场取代数值模式预报场作为融合初猜场后形成的分析结果对于风场有明显的改善:（1）长时间序列客观检验结果表明,地面10 m高风场U/V分量绝对误差分别为0.05和0.06 m/s。实时融合对未来预报的影响随着预报时效的延长,U/V分量的绝对误差不断增大。（2）对于11个强对流个例,地面10 m高风场风速均方根误差降低0.3 m/s,风向均方根误差降低13°;边界层三维风场,风速均方根误差降低0.8 m/s,风向均方根误差降低10°。平原站点融合以后风速、风向预报效果有较大改善,山区站点融合以后改善相对较小。（3）通过对2017年7月20日暴雨和7月7日雷暴大风个例的详细分析,发现融合基于雷达资料四维变分同化获得的高分辨率临近预报风场对各对流系统中的中尺度结构特征给出了更加细致准确的描述。      

The Effects of Line-Wing Cutoff in LBL Integration on Radiation Calculations

There are three basic methods in radiative transfer calculations, i.e., line-by-line (LBL) integration, correlated k-distribution method, and band model. The LBL integration is the most accurate of all, in which, there are two quadrature algorithms named in this paper as integration by lines and by sampling "points when calculating atmospheric transmittance in the considered wavenumber region. Because the LBL integration is the most expensive of all, it is necessary and important to save calculation time but increase calculation speed when it is put into use in the daily operation in atmospheric remote sensing and atmospheric sounding. A simplified LBL method is given in this paper on the basis of integration by lines, which increases computational speed greatly with keeping the same accuracy. Then, we discuss the effects of different cutoff schemes on atmospheric absorption coefficient, transmittance, and cooling rate under both of accurate and simplified LBL methods in detail. There are four cutoff schemes described in this paper, i.e., CUTOFFs 1, 2, 3, and 4. It is shown by this numerical study that the way to cut off spectral line-wing has a great effect on the accuracy and speed of radiative calculations. The relative errors of the calculated absorption coefficients for CUTOFF 2 are the largest under different pressures, while for CUTOFF 1, they are less than 2% at most of sampling points and for CUTOFFs 3 or 4, they are ahnost less than 5% in the calculated spectral region, however, the calculation time is reduced greatly. We find in this study that the transmittance in the lower atmosphere is not sensitive to different LBL methods and different cutoff schemes. Whereas for the higher atmosphere, the differences of transmittance results between CUTOFF 2 and each of other three cutoff schemes are the biggest of all no matter for the accurate LBL or for the simplified LBL integrations. By comparison, the best and optimized cutoff scheme is given in this paper finally.     

21层大气环流模式IAP AGCM-III的设计及气候数值模拟I.动力框架

设计了IAP (InstituteofAtmosphericPhysics,ChineseAcademyofSciences)AGCM III,对其动力框架作说明和检验 ,时间积分采用改进的非线性迭代法。用Rossby Haurwitz波对框架进行了波型检验、能量检验和波速检验。结果表明 ,非线性迭代 3次的时间积分方案具有较好的稳定性 ,能够有效地抑制短波 ,同时对长波的歪曲较小 ,且时间积分步长可放得较大 ;该框架能够较长时间地保持Rossby Haurwitz 4波波型 ,在积分过程中能够较高精度地保持总有效能量守恒 ;模式计算的Rossby Haurwitz波速为每天西传 1 5个经度 ,这与理伦值很接近。     

ECDIS与GIS数据集成研究

通过ECDIS与GIS技术的集成,可以利用GIS强大的空间数据处理能力和空间分析功能,促进ECDIS的应用与推广。本文通过对S-57标准与GIS数据模型的分析,研究了在GIS平台下建立S-57数据模型的方法,并在MapInfo平台下完成了S-57电子海图向GIS数据格式的转换,实现了ECDIS与GIS的数据集成。     

中国区域MuSyQ叶面积指数产品验证与分析

对多源遥感数据协同生产的2010年—2015年中国区域1 km空间分辨率5天合成的MuSyQ（Multi-source data Synergized Quantitative remote sensing production system）叶面积指数LAI产品进行验证。参考现有的LAI产品（MODIS c5,GLASS LAI）和中国生态系统研究网络部分农田和森林站点可用的LAI地面测量数据,从时空连续性、时空一致性、精度和准确性等方面对中国区域的MuSyQ LAI产品进行定性和定量分析与评价。结果表明：（1） MuSyQ LAI产品在保证精度优于MODIS产品的情况下,时间分辨率和时空连续性均有提高。MuSyQ LAI与其他LAI产品（MODIS c5,GLASS LAI）在整体上有很好的一致性（RMSE=1.0,RMSE=0.81）,但对常绿阔叶林高值处的描述不稳定;（2） 与LAI地面测量数据相比,MuSyQ LAI产品与地面参考图对比结果较好（最高相关性（R²=0.54）和较低总体误差（RMSE=0.96））,其在阔叶作物生长季高值处有些许低估且在某些阔叶林站点有些高估。整体上,MuSyQ LAI产品呈现出较高的精度,可靠的空间分布和连续稳定的时间分布,且对森林LAI的描述具有更可靠的动态范围。     

“房桥合一”铁路客站抗震计算的快速高效多维虚拟激励法

针对"房桥合一"铁路客站节点数多、空间相互作用显著等特点,利用沿结构整体坐标系方向功率谱的表达式和合理谱强度因子的确定方法,提出能合理考虑地震激励输入角度变化的快速多维虚拟激励法,并以天津西站Ⅱ区作为工程案例,对利用快速多维虚拟激励法、时程响应分析法和已有虚拟激励法的计算结果进行比较。结果表明:三种算法的计算结果吻合较好,证明快速多维虚拟激励法的计算值是合理的;且与已有虚拟激励法相比、快速多维虚拟激励法的计算效率显著提高,更适合于"房桥合一"铁路客站的抗震计算。     

东亚多卫星集成降水业务系统

静止气象卫星与极轨气象卫星的集成应用,能够充分发挥静止气象卫星与极轨气象卫星的各自优势。东亚多卫星集成降水业务系统采用拉格朗日集成算法,利用静止气象卫星的红外观测信息计算的红外冷云移动矢量,为极轨气象卫星微波降水的发展提供约束条件,实现了静止气象卫星红外观测信息与极轨气象卫星微波降水的集成,综合了两类卫星观测的优势。同时业务系统的设计考虑了多数据分级管理、多业务单元的协同工作和插件式的系统整体框架,为业务系统合理、快速处理多种来源的红外观测数据、微波降水数据,以及未来的数据更迭和算法更新提供了必要保障。     

边界效应的测定方法及其在长江三角洲的应用

采用Barro回归方程结合重力模型,构建了区域经济一体化进程中对行政区边界效应的度量方法,并以长江三角洲地区为例,对20世纪90年代江苏与浙江、上海与江苏、上海与浙江的边界效应进行了实证分析。通过邹检验发现,长江三角洲各城市间的经济水平存在结构性的差异,进一步的回归检验结果表明,长江三角洲各城市间存在一体化的趋势,但存在着边界效应;从变动态势上看,上海与江苏的边界效应越来越小,上海与浙江的边界效应存在增加的趋势,同时,江苏与浙江的边界在区域一体化的影响减少。最后,从自然条件、历史发展、行政区经济、发展模式和制度安排等方面分析了边界效应及演变的原因。     

基于半监督学习的井震联合储层横向孔隙度预测方法

传统地震储层预测技术一般基于弹性参数反演和岩石物理建模的级联流程实现储层孔隙度预测, 其预测精度受到波动理论和岩石物理理论的近似假设、初始模型和二次反演累积误差等因素的影响.为缓解这些问题, 本文提出了一种基于双向门控递归单元神经网络的半监督学习井震联合孔隙度预测方法, 实现从地震数据直接预测储层横向孔隙度.通过少量的地震测井样本标签对和多目标函数约束建立智能化多尺度多信息融合孔隙度预测模型, 实现地震数据到孔隙度, 孔隙度再到生成地震数据的闭环映射.此外, 在网络模型每次迭代更新的过程中随机引入非井旁地震道参与网络训练, 非井旁地震道的波形匹配能在一定程度上保证井间孔隙度的预测精度.模型数据和实际数据测试结果表明, 本文提出的方法相比于有监督学习孔隙度预测方法能进一步提高储层孔隙度的预测准确性和横向连续性, 获得较为可靠的储层物性参数的空间分布.

     

大数据时代的国家基础地质信息化建设

大数据是新一代信息技术的集中反映,是一个应用驱动性很强的服务领域,是具有无穷潜力的新兴产业领域.在大数据环境下的国家基础地质数据库的信息化建设应重视数据的信息服务价值,同时借鉴大数据思维,探索国家基础地质大数据挖掘与可视化技术,提升信息价值洞察力,实现数据价值的最大化。本文提出了基于元数据、数据库、数据仓库等技术的物理分布逻辑集中的国家基础地质数据库整合与集成技术方案.