利用反射率因子垂直廓线填补雷达波束遮挡区的方法研究

新一代天气雷达很多位于地形复杂的山区,地形遮挡形成观测盲区,严重影响了新一代天气雷达数据的应用效果。利用基于高分辨率地形数据计算的波束遮挡信息,依据反射率因子垂直廓线,由高仰角无遮挡的反射率因子观测数据得到低仰角完全遮挡区的数据。以杭州雷达为例,通过直接对比反射率因子值和对比填补前后雷达估算降水效果两种途径检验了填补效果,结果表明：填补与观测“真值”有很好的一致性,填补后降水估算效果优于填补前。本文提出一种填补低仰角完全遮挡区的方法,适用于均匀性降水系统。     

基于GNSS和RTS技术的桥梁结构健康监测

<正>动态变形监测是桥梁结构健康监测的重要内容之一,全球导航卫星系统(GNSS)和自动型全站仪(RTS)是目前获取结构动态变形信息的两种主要技术手段。本文以英国诺丁汉Wilford悬索桥和长沙三汊矶湘江大桥为试验研究对象,对GNSS和RTS传感器动态监测噪声特性、多传感器集成、网络实时动态差分、数据滤波、有限元建模等关键技术进行了研究。论文的主要工作及创新点     

基于单基站的航运CORS系统动态精度测试与分析

在长江干线全线建立了某航运CORS系统,分别采用定点、动态和船载三种模式,对该系统进行了精度及可用性测试,计算并分析了测试数据.结果表明,该系统的精度及可用性均满足设计要求,满足船舶定位导航的需求,可以为长江干线流域的船舶提供实时、动态、高精度的位置服务.     

基于概率密度演化的基础隔震结构随机响应分析

针对抗震结构和基础隔震结构,应用概率密度演化方法对其进行多遇地震作用下的线性随机响应分析。通过引入工程地震动物理随机函数模型,采用数论选点法对多维外荷载随机变量进行离散代表点的生成并求得其赋得概率,利用离散代表点合成地震动加速度时程样本作为输入结构的随机激励,对于每条地震波,相当于对结构进行确定性动力反应分析。在求得结构响应及其相关导数后,应用TVD差分格式求解广义概率密度演化方程即可得到所求响应的时变概率密度及其演化。结果表明：基础隔震结构在随机地震作用下相比抗震结构具有良好的减震性能,隔震层的设置能够减小结构位移响应的标准差,减少了结构响应的离散型;概率密度演化方法不仅能够给出结构响应的二阶统计矩,还能全面地反映结构响应的时变概率信息,位移响应的概率密度函数分布不服从正态分布或其他常用分布,且随着时间演化。     

地球静止卫星和网格化站点支持下的PM2.5精细制图

许多城市建立的相对稠密的网格化监测站点,为精细化监管城市空气质量奠定了基础。本文选用徐州市网格化监测数据、地球静止卫星Himawari-8/AHI及COMS/GOCI的表观反射率和气溶胶光学厚度数据、气象和其他辅助数据,开展了徐州地区0.005°空间分辨率网格的PM_2.5浓度精细化制图研究。本文使用了极端梯度提升（XGBoost）、随机森林（RF）及时空加权回归（GTWR）等3种方法,并选用多种特征参数组合进行对比分析。综合分析模型精度和过拟合程度,结果表明XGBoost模型表现最好,其R²为0.90,RMSE为11.65 μg/m³。进一步将本文结果与国控站点、清华大学的TAP数据集和马里兰大学的CHAP数据集的对比分析,结果表明基于网格化站点的PM_2.5制图结果能更好地反映城市内部不同区域的PM_2.5浓度分布差异性,弥补因国控站点稀疏带来的缺陷,更好地服务于城市空气质量精准管控。     

差分干涉测量黄河三角洲天然湿地水位变化研究

利用合成孔径雷达差分干涉测量技术监测湿地水位变化,对湿地保护、恢复和重建具有非常重要的意义.利用C波段VV极化和L波段HH极化合成孔径雷达影像,结合同步野外测量和调查工作,在各季节不同时间间隔下,研究不同湿地类型的后向散射特性差异和干涉相干性差异;在对影响干涉相干性的因素进行评价的基础上,建立差分干涉测量湿地水位变化监测的函数模型,利用获取的合成孔径雷达影像,分析黄河三角洲的天然湿地水位变化.研究结果表明,利用差分干涉测量技术不仅可以获取湿地水位变化,而且还能提供水位变化的空间细节,这是本技术最突出的特色.     

The Adaptive Wavelet Collocation Method and Its Application in Front Simulation

The adaptive wavelet collocation method(AWCM)is a variable grid technology for solving partial differential equations(PDEs)with high singularities.Based on interpolating wavelets,the AWCM adapts the grid so that a higher resolution is automatically attributed to domain regions with high singularities. Accuracy problems with the AWCM have been reported in the literature,and in this paper problems of effciency with the AWCM are discussed in detail through a simple one-dimensional(1D)nonlinear advection equation whose analytic solution is easily obtained.A simple and effcient implementation of the AWCM is investigated.Through studying the maximum errors at the moment of frontogenesis of the 1D nonlinear advection equation with different initial values and a comparison with the finite difference method(FDM) on a uniform grid,the AWCM shows good potential for modeling the front effciently.The AWCM is also applied to a two-dimensional(2D)unbalanced frontogenesis model in its first attempt at numerical simulation of a meteorological front.Some important characteristics about the model are revealed by the new scheme.     

A Preliminary Application of the Differential Evolution Algorithm to Calculate the CNOP

A projected skill is adopted by use of the differential evolution （DE） algorithm to calculate a conditional nonlinear optimal perturbation （CNOP）. The CNOP is the maximal value of a constrained optimization problem with a constraint condition, such as a ball constraint. The success of the DE algorithm lies in its ability to handle a non-differentiable and nonlinear cost function. In this study, the DE algorithm and the traditional optimization algorithms used to obtain the CNOPs are compared by analyzing a theoretical grassland ecosystem model and a dynamic global vegetation model. This study shows that the CNOPs generated by the DE algorithm are similar to those by the sequential quadratic programming （SQP） algorithm and the spectral projected gradients （SPG2） algorithm. If the cost function is non-differentiable, the CNOPs could also be caught with the DE algorithm. The numerical results suggest the DE algorithm can be employed to calculate the CNOP, especially when the cost function is non-differentiable.     

乐清四中型水库库区的大暴雨成因分析

大暴雨是浙江省乐清水库致洪的直接原因。利用NCEP 1 °×1 °全球再分析资料、常规资料、雷达资料和地面中尺度自动站资料,详细分析了2004—2008年乐清四中型水库大暴雨过程的发生、发展机制。水库大暴雨是在有利的大尺度环流背景下,不断有中小尺度系统的发生发展而产生。主要影响系统为登陆台风、西风低槽和低空急流。物理量诊断分析表明,低层强辐合,高层辐散、旺盛的上升运动以及强大的低空急流和充沛的水汽供给,为水库大暴雨的发生发展提供了极为有利的动力条件。台风强降水出现在台风螺旋雨带或者台风眼周围的密闭云团中的强降雨中心内。业务预报中可利用新一代天气雷达的基本反射率叠加风暴跟踪信息和冰雹指数,结合基本速度和垂直积分液态含水量等指标来跟踪台风强降雨中心,对水库大暴雨的监测和预警有重要意义。     

2.5维各向异性介质中多波波场正演模拟与波场分析

完全3维弹性波数值模拟计算时间长,并且占用庞大的计算资源,这不利于在计算机配置不高的情况下进行科学研究,而二维弹性波数值模拟又达不到三维模拟的精度;同时,当模型、波场空间分布比较复杂时,传统的3维波动方程拟谱法模拟结果比较差.因此,在较高数值精度的一阶应力-速度弹性波动方程的基础上,采用傅氏变换仅计算y方向的偏导数,利用有限差分方法计算x、z方向和时间的偏导数,即利用2.5维数值模拟方法,实现在二维介质中计算三维弹性波场.最后通过数值模拟实现了在各向异性介质中多波波场的数值模拟,验证了2.5维方法是一种高精度、高效率、且能适应复杂模型的正演模拟方法,通过波场分析进一步认识了波在各向异性介质中的传播规律.