GRAPES区域集合预报两种侧边界扰动方法对比试验

中国气象局数值预报中心自2014年建立了区域集合预报业务系统,其使用的侧边界扰动由全球集合预报系统动力降尺度得到。为深入了解侧边界扰动对区域集合预报的影响,基于15 km水平分辨率的区域集合预报模式,使用动力降尺度方法和尺度化滞后平均法(scaled lagged average forecasting,SLAF)设计构造了两种侧边界扰动方案,并开展了2015年7月共6天的集合预报试验,利用集合均方根误差、集合离散度、连续分级概率评分、离群值、Brier Score及相对作用特征曲线面积等概率预报检验方法进行了多方面检验,分析了两种侧边界扰动方案对区域集合预报质量的影响。结果表明:动力降尺度侧边界扰动方案(DOWN)的扰动总能量在各垂直层次均大于SLAF方案,使得边界上前者的离散度大于后者,集合扰动增长更为合理;对于等压面要素和地面要素,DOWN方案的离散度、Outlier、CRPS等评分优于SLAF方案,反映了DOWN方案构造的侧边界扰动更加合理;在降水概率预报技巧方面,SLAF方案在评分上具有一定优势,但评分的提高没有通过显著性水平检验,因此认为两种方案对降水预报的改进基本相当。     

四川地形扰动对降水分布影响

引入一维加权平均的谱分析方法定量研究四川地形强迫对该区域降水分布的影响。结果表明:纬向地形和冬季降水谱峰锁相于同一波长（475.8 km）,呈共振关系,地形与其他季节降水呈漂移关系,这与经向和纬向上环流变动有关,即冬季纬向环流占主导,纬向地形触发的大气波动对冬季降水策动作用大;夏季降水是各种不同尺度系统相互作用的结果,地形是重要因素之一。经向和纬向地形特征尺度分别为296.8 km和475.8 km,反映了地形强迫的中尺度特征,且纬向地形谱峰比经向大1个数量级,纬向强迫更明显。夏季降水谱峰比冬季大2个数量级,降水系统纬向特征尺度比冬季小约150 km,说明夏季在纬向地形强迫下,降水系统尺度减小的同时其强度大大增加,这在一定程度上可以解释中尺度对流性降水在夏季偏多。四川夏季最大降水位于雅安地区,其地形扰动比四川整体扰动更明显,故产生的降水也更大。夏季降水和经向地形锁相于同一波长（37.1 km）,经向地形对雅安夏季强降水起关键作用。     

地震作用下结构时变物理参数识别

利用小波分析函数多尺度逼近方法,将剪切型结构在地震作用下时变的阻尼和刚度用尺度函数的线性组合表示,将时变参数的辨识问题转化为由已知的正交尺度函数和系统的输入输出来估计线性组合中的时不变系数问题,用最小二乘法对剪切型框架结构在地震作用下时变的刚度和阻尼进行了有效的辨识。此方法无需事先假定系统参数的时变规律,在有噪声情况下可以用Tikhonov正则化方法减小识别方程的不适定性对识别结果的影响。数值算例表明了该方法的有效性。     

上海市土地出让特征及其影响因素分析

基于上海市2004—2021年的12 520宗土地出让样本,利用ArcGIS空间分析方法,揭示土地出让的空间分布特征并探讨其影响因素。结果表明：（1）上海市土地出让总体呈现中心城区聚集程度高、外围地区聚集程度低的特征;土地出让地块沿主要交通干线呈轴带状分布,具有明显的交通指向性;住宅、商业和工业用地空间分布具有显著的差异特征。（2）住宅和商业用地的地价呈一定的圈层结构,多中心特征明显,而工业地价尚未形成多中心结构;地价由高值中心向外围地区呈现圈层式递减,且在递减过程中部分地区出现凸起、跳跃,存在显著的空间异质性。（3）土地利用强度呈现多中心的空间结构,且利用强度由大到小依次为商业用地、住宅用地和工业用地。（4）不同用地类型的冷热点区空间分布存在显著差异：住宅用地热点区域集中分布在商业区的外围地区,逐渐向郊区拓展;商业用地核心热点和次核心热点地区集中分布在大型商圈分布地带;工业用地热点区域向工业园区聚集。     

基于降尺度降雨的洪水预报预警体系的创建

为了减少洪水对生命和财产造成的危害,构建合适的洪水预报预警体系具有重要的现实意义。本文结合NWP输出的降尺度降雨构建了短期洪水预报体系。所提出的降尺度方法对NWP输出值进行了校正,以便在人工神经网络的校准阶段使用,然后,将降尺度降雨参数作为径流预报的超级水箱模型的输入值。根据预测提前期对模型不确定性进行量化,最终将预测结果整合到现有的洪水预警警报级别中。结果表明,基于神经网络降尺度降雨的洪水预报优于多元线性回归方法。尽管随着预测提前期的增加,模型不确定性呈增加趋势,但仍可以对长达18小时的提前期做出可靠预测。     

多尺度带乘性噪声系统的最优状态平滑算法

针对多尺度带乘性噪声系统,在多尺度最优滤波融合的基础上,进行状态最优固定域平滑算法的研究.通过推广得到的平滑算法需要大量的局部传感器参数,而分布式多尺度滤波融合后不能保留这些信息.针对这一弊端对算法进行改进,推导出仅使用融合后的一步预测及滤波值的平滑算法.该算法在线性最小方差意义下是最优的.计算机仿真验证了算法的可行性.     

基于Barnes滤波原理的降水场客观分析及尺度分离

基于Barnes滤波原理（又称高斯加权客观分析）,在进行网格点插值的同时,通过选择适当的滤波参数C、G滤去原始场中的短波噪音,使分析结果平稳光滑;另外可通过它构成一带通滤波器,根据实际需要分离出影响天气过程的各种次天气尺度,达到尺度分离的目的。以全国160个国家基准代表站1954—2006年共53a的年平均降水场为例作实例分析,并同用Grads内插函数（Oacres函数）、九点平滑函数（Smth9函数）的绘图结果进行对比分析,结果表明客观分析结果同Grads内插平滑分析结果基本相似,都能反映出我国53a年平均降水场从东南向西北逐渐递减的趋势且与实际情况相符,降水场高值中心位于长江流域及以南的华南等地区,低值中心位于黄河流域以北的广大西部地区。取不同的参数C和G得到的尺度分离后的带通滤波值,既抑止了长波,又抑制了短波,达到较好的尺度分离效果。     

浅谈基于特征构造的多光谱影像跨尺度分类研究方法

针对遥感多光谱影像处理,提出一种立足于多尺度像斑模型,应用数据挖掘中的特征构造来实现跨尺度特征构造的方法,将最佳尺度选择问题隐含在特征构造中,而不直接进行最佳尺度选择.从而在区分地物方面更加准确,分类精度更高.     

中国省域尺度17部门资本存量的时空特征分析

随着灾害强度、频率以及承灾体暴露的增加,自然灾害造成的损失日益严重。资本存量作为承灾体的经济暴露指标之一,是灾害损失评估的前提和基础。针对目前中国缺乏省域尺度长时间序列的经济部门分类的资本存量数据基础,论文通过永续盘存法,建立了2003—2015年中国大陆31省17部门的资本存量数据库,并分析其时空特征。结果显示：① 全国总资本存量与灾害直接损失的年际变化均呈增加趋势。省域尺度上,通过相关性分析显示,在99%置信度水平上,两者呈显著正相关(r=0.3)。② 时间上,各省17部门资本存量基本也呈增加趋势,但增速不同。在各部门增速最快的省份中,黑龙江省的居民服务、修理和其他服务业增速最快,增长约454.3倍;其次是青海省的租赁和商务服务业(398.3倍)、江苏省的金融业(295.1倍)、安徽省的科学研究和技术服务业(125.1倍)等。③ 空间上,2015年各省17部门资本存量最多的前4个部门分别是房地产业,工业,交通运输、仓储和邮政业,水利、环境和公共设施管理业,占比均在60%以上;且这4个部门资本存量暴露最多的省份是江苏省和广东省。该结果有助于从时空角度了解各省各部门资本存量暴露情况,为各省灾害风险管理者的防灾减灾工作提供重要的参考价值。