A New Strategy for Solving a Class of Constrained Nonlinear Optimization Problems Related to Weather and Climate Predictability

There are three common types of predictability problems in weather and climate, which each involve different constrained nonlinear optimization problems: the lower bound of maximum predictable time, the upper bound of maximum prediction error, and the lower bound of maximum allowable initial error and parameter error. Highly efficient algorithms have been developed to solve the second optimization problem. And this optimization problem can be used in realistic models for weather and climate to study the upper bound of the maximum prediction error. Although a filtering strategy has been adopted to solve the other two problems, direct solutions are very time-consuming even for a very simple model, which therefore limits the applicability of these two predictability problems in realistic models. In this paper, a new strategy is designed to solve these problems, involving the use of the existing highly efficient algorithms for the second predictability problem in particular. Furthermore, a series of comparisons between the older filtering strategy and the new method are performed. It is demonstrated that the new strategy not only outputs the same results as the old one, but is also more computationally efficient. This would suggest that it is possible to study the predictability problems associated with these two nonlinear optimization problems in realistic forecast models of weather or climate.     

季节内印度洋-西太平洋对流涛动对次季节-季节尺度大气可预报性的影响

利用非线性局部Lyapunov指数和条件非线性局部Lyapunov指数定量估计了季节内印度洋-西太平洋对流涛动（IPCO）和实时多变量Madden-Julian指数（RMM指数）可预报期限,量化了季节内IPCO对S2S尺度大气可预报性的贡献,深入研究了季节内IPCO演变下S2S尺度可预报期限空间分布的变化规律。结果表明：（1）与RMM指数相比,季节内IPCO指数可预报性更强,可预报期限达到31天左右,比RMM指数高出2周以上;（2）印度洋-西太平洋区域S2S尺度大气可预报性最强,可预报期限达到30天以上,其中季节内IPCO是该地区的主要可预报性来源之一,其贡献达到6天,占总可预报期限的25%以上;（3）随着季节内IPCO的演变,印度洋-西太平洋地区S2S尺度大气可预报性有空间结构变化,表现为可预报期限异常的传播和振荡。S2S尺度大气可预报期限正负异常沿季节内IPCO传播路径,一支以赤道中西印度洋为起点北传至印度半岛,一支向东传播,经过海洋性大陆到赤道西太平洋后向北传播,到达日本南部。同时,可预报性异常的传播在在东印度洋和西太平洋表现出反向变化的特征,形成东西两极振荡,当季节内IPCO向正位相发展时,东印度洋具有更强的可预报性,西太平洋具有更弱的可预报性,反之亦然。季节内IPCO的发展（衰退）可使东印度洋（西太平洋）S2S尺度大气可预报性更强,表明模式预报技巧对此具有更大的提升空间。     

城市污染对重庆地区雨水酸化影响的观测分析

1987年9月,重庆地区观音桥、江津县城和四面山响水滩雨水样品分析结果表明,三个测点的雨水平均pH都远小于5.60,市区的污染已影响90km外的乡村。雨水酸度、雷达回波移动方向和雨水化学组分浓度分析说明,四面山雨水酸化的污染源为非局地性的。     

关于二轴晶矿物光性正负判别式的讨论

作者同意刘智星的论断:旧的二轴晶矿物光性正负判别式是错误的。本文也对刘智星的推论作了更为简明直观的解释,同时提出一个新的测定二轴晶矿物光性正负的判别式:Nm-N_(45)。应用此判别式检查了近470个二轴晶矿物的光性,发现某些文献中所记载或所引用的资料(折射率或光性符号)有错。     

雷州半岛田洋组的岩石组合特征及赋矿性

分布于雷州半岛南部火山湖盆及火山岩洼地内的田洋组,是第四纪中更新世晚期至晚更新世早-中期沉积的一套内陆湖相地层体,以富含硅藻为主要特征.其岩性组合下部由粘土质硅藻土、含粘土硅藻土和硅藻土组成,中部以含硅藻粘土和硅藻质粘土为主,上部为粘土质硅藻土和硅藻土.就单个湖盆而言,其岩性组合变化不大,不同的湖盆,岩性组合略有差异.沉积厚度以湖盆或洼地中心最厚,往边缘逐渐变薄.岩相变化自下而上由深湖亚相→浅湖亚相→滨湖亚相转变.由于田洋组在沉积过程中所具备的特殊地理地质环境,大量硅藻在湖泊富营养的水环境中生存、繁殖和死亡,从而形成了大厚度由硅藻遗骸堆积而成的硅藻土矿,其硅藻含量一般为60%～80%,最高达90%,总储量约215.8×106t,具有良好的开发利用前景.     

贵州省道路网络通达性时空演变格局研究

为了有效评价贵州省道路网络通达性,以贵州省2010年、2014年、2018年的道路交通网络为数据基础,采用加权平均旅行时间、地理探测器等方法,分析了贵州省道路网络通达性水平时空演化规律及其影响因素,并提出相应的建议。结果表明,首先,贵州省道路密度发育不均衡,通达性格局呈现以贵阳市为核心呈“同心圈层”结构向外递增;其次,西部市州通达性发展优于东部,2014—2018年通达性提高较2010—2014年更为显著;最后,贵州省道路网络通达性空间变异具有多因素驱动的特点,主要受人均GDP和海拔两个交互因子的共同作用。     

地理信息的时态性分析及时空数据模型的研究

地理信息系统中 ,时间、空间和属性是信息的三种基本成分 ,理想的地理信息系统应支持信息的时态性 ,对时空数据进行统一的模拟和管理。由于当前的地理信息系统软件难以处理时态现象 ,时空数据模型已成为GIS领域的一个研究热点。本文首先分析了地理信息的时态性 ,之后讨论了当前时空数据模型的研究现状 ,在此基础上 ,提出了一种面向对象时空数据模型 ,并从三个方面描述了该模型的数据结构 ,包括时空对象结构、时空数据组织方式和时空数据存贮方式     

一种新的反映我国降水季节内非均匀性特征的方法

利用中国553个台站1961—2010年逐日降水资料,运用降水集中度PCD、新的集中程度方法Q和旱涝指数W分别讨论了中国夏季降水季节内非均匀特征和变化规律。结果表明:我国西北大部分地区降水相对集中,西北地区中部和西南地区降水较分散,东部整体降水并不集中,但黄河中下游地区降水相对集中。新疆和西藏地区西部、西北地区中部以及东南沿海等地降水集中程度逐渐趋于分散,Q在华北和东北大部分地区显示趋于集中,PCD则相反。我国黄河、长江中下游和华南沿海W值较大,易发生洪涝,西部地区W值较小,相对容易发生干旱。西藏、青海部分地区以及长江、黄河流域发生干旱或洪涝灾害较频繁,西南地区W年际变化很小。1960—1980年代W大多偏小于平均值,1981—1993年W变化幅度较大,1994年后W多偏大于平均值,全国大部分地区W值多为增大趋势。另外W有显著的2~3 a和7~8 a的震荡周期。      

中国近海沉积物氮和有机碳标准物质的研制

我国海洋沉积物的研究近几年发展较快,但是缺少有定值的氮、有机碳标准物质。本文针对及其匮乏的氮、有机碳国家二级标准物质进行了我国近海沉积物总氮(TN)、总碳(TC)、总有机碳(TOC)含量的分析标准参考物质的研制。研究样品采自"我国近海海洋综合调查与评价"专项提供的表层沉积物,经过冷冻干燥、研磨至74μm,使用元素分析仪和氧化热解-气相色谱法分析总氮和总碳的含量;使用元素分析仪和氧化热解-电位法分析总有机碳的含量,制备了一系列16个有定值的总氮、总碳、总有机碳含量的近海沉积物标准物质。样品在均匀性检验中,F的实测值小于临界值,相对偏差较小,样品的均匀性较好。在稳定性检验方面,两年内多次测定的分析结果无方向性变化,统计计算结果显示稳定性良好。本文研制的这16个近海沉积物标准物质在3家实验室进行了联合定值,按照ISO导则35和国家一级标准物质研制规范,给出了该系列标准物质总氮、总碳、总有机碳含量的标准值和不确定度。这批标准物质分为不同海区,不同海区的标准物质又分为不同的沉积物类型,研制的不同海区不同沉积物类型的标准物质对现有的海洋沉积物标准物质进行了有效的补充。     

茂名市7·19局地大暴雨分析

20 0 4年7月1 9日凌晨,茂名市中北部普遍出现大雨到暴雨,局部大暴雨的降水。从分析大气环流背景和一些物理量的变化,以及利用三点法计算距特殊地形远近两个地区的水平散度,再结合雷达回波的分析,阐明了当地某些特殊地形对强降水的贡献作用。