Applications of conditional nonlinear optimal perturbation in predictability study and sensitivity analysis of weather and climate

Considering the limitation of the linear theory of singular vector (SV), the authors and their collaborators proposed conditional nonlinear optimal perturbation (CNOP) and then applied it in the predictability study and the sensitivity analysis of weather and climate system. To celebrate the 20th anniversary of Chinese National Committee for World Climate Research Programme (WCRP), this paper is devoted to reviewing the main results of these studies. First, CNOP represents the initial perturbation that has largest nonlinear evolution at prediction time, which is different from linear singular vector (LSV) for the large magnitude of initial perturbation or/and the long optimization time interval. Second, CNOP, rather than linear singular vector (LSV), represents the initial anomaly that evolves into ENSO events most probably. It is also the CNOP that induces the most prominent seasonal variation of error growth for ENSO predictability; furthermore, CNOP was applied to investigate the decadal variability of ENSO asymmetry. It is demonstrated that the changing nonlinearity causes the change of ENSO asymmetry. Third, in the studies of the sensitivity and stability of ocean’s thermohaline circulation (THC), the nonlinear asymmetric response of THC to finite amplitude of initial perturbations was revealed by CNOP. Through this approach the passive mechanism of decadal variation of THC was demonstrated; Also the authors studies the instability and sensitivity analysis of grassland ecosystem by using CNOP and show the mechanism of the transitions between the grassland and desert states. Finally, a detailed discussion on the results obtained by CNOP suggests the applicability of CNOP in predictability studies and sensitivity analysis.     

降低干扰和噪声对水中声反向散射信号影响的若干对策

声遥测水中悬浮粒子（如泥沙）的反向散射强度,可反演获得粒子浓度。可是,遥测系统对采样体积采集的声反向散射,除了粒子的散射信号外,还包含附加的干扰和噪声。本文探讨采集悬浮粒子声反向散射信号时,如何降低干扰源和噪声源对其影响的若干对策。     

浅海声信道中脉位信息检测的抗多途研究

简述了浅海声信道中多途干扰的主要特征及其对脉位信息检测的影响,探讨克服多途干扰的几种可能途径,并提出了一种有效的抗多途方法,以实现浅海声信道中脉位信息的可靠、精确检测。     

焉耆盆地低信噪比地震资料处理方法

根据焉耆盆地低信噪比地震资料的特点,进行了大量的分析、试验,设计了一套以交互迭代静校正技术、随机干扰和线性干扰的压制技术、地表一致性振幅处理技术、子波归一化处理及叠后fx域预测去噪技术等处理方法为主的低信噪比地震资料处理框架.通过实际资料的处理见到了明显的效果.     

山东黄河口地区航磁磁场特征与地下热水远景分析

以1996 年1:5 万高精度航空磁测资料为基础,参考其它地球物理及地质资料,对山东黄河口地区基底构造、断裂构造格架进行了分析,尤其是探讨了航磁场特征、基底构造、断裂构造与地下热水分布的关系,在此基础上对本区的地热水远景进行了初步的分析.     

南极中山站电离层漂移特性及其对行星际磁场的响应

利用南极中山站数字式电离层测高仪在１９９５年的观测数据和ＩＭＰ８卫星观测的行星际磁场数据进行分析,揭示了南极极隙区纬度的电离层漂移的主要特征：电离层漂移主要是水平方向的运动,并且具有大体一致的日变化模式,在当地时间正午附近存在着指向极点的漂移运动,在晚上时间存在着离开极点的漂移运动,显示出在极区存在着逆阳对流;行星际磁场的平径向分量Ｂｙ在影响极隙区纬度电离层漂移运动方面起着主寻作用。当Ｂｙ＜０时,指向极点的漂移运动入口处大约在ＣＧＬＴ的７：００一８：００之间,并且在ＣＧＬＴ的０点左右的漂移运动方向偏西;当Ｂｙ＞０时,指向极点的漂移运动人口处大约在ＣＧＬＴ的９：００－１０：００之间,并且在ＣＧＬＴ的０点左右的漂移运动方向偏东;南半球的等离子体对流图形大体上与北半球成镜面对称关系．     

陇县地震台电磁扰动数据变化规律及影响因素分析

对陇县地震台电磁扰动仪2019至2021年的数据变化规律及成因进行分析,发现电磁扰动值的年变和日变形态与气温呈明显的负相关,探讨电磁扰动异常变化的影响因素发现,陇县台电磁扰动对发生在台站一定距离内中强以上地震的同震效应显著;另外观测数据还容易受到雷电、强降雨、大功率电器等因素的影响。通过总结不同干扰因素的影响形态,为迅速排除干扰及正确识别前兆异常提供依据。     

分季节的太湖悬浮物遥感估测模型研究

根据1996-2002年无锡太湖监测站的水质资料分析,太湖悬浮物具有季节性特征,因而分季节的悬浮物估测模型比单一的模型可能更加适合用来估测太湖全年的悬浮物浓度.在分析太湖水体光谱特征的基础上,根据太湖悬浮物的季节性分布特征,使用春夏秋冬四季的Landsat TM/ETM图像和准同步的水质采样数据,建立了太湖分季节的悬浮物估算模型.结果表明:估测因子(B2 B3)/(B2/B3)在春、秋、冬三季都能很好地估测出悬浮物的浓度(R2＞0.52).夏季由于叶绿素的干扰性较大,悬浮物的估测效果不理想.冬季的估测效果最好(R2=0.81),模型为lnSS=14.656×(B2 B3)/(B2/B3) 1.661,其中,ln SS表示悬浮物取自然对数后的值,B2、B3为TM/ETM图像经过6S大气校正、3×3低通滤波后第2、3波段的反射率值.     

基于人为干扰度的南流江三角洲湿地资源时空变化及其驱动因素研究

湿地资源在维护滨海生态系统平衡中发挥重要作用。文章基于多源遥感影像,利用人为干扰度指数和“3S”技术等方法研究南流江三角洲湿地资源时空分布特征及驱动因素。结果表明：（1）2005—2019年,湿地总面积整体呈现增长的趋势,湿地总面积由2005年的77.33 km2增加到2019年的87.55 km2;（2）湿地变化速率最快的类型为滨海湿地,年变化率为 36.31%,其次为鱼塘池塘和水稻田,年变化率分别为3.40%和3.31%;（3）湿地的面积受河流水沙变化与管理政策的变化的影响较大;（4）人类对三角洲地区沿海湿地的干扰程度逐年增强,并逐渐向沿海地区发展。本研究对南流江湿地资源的保护与可持续利用有重要作用。     

高压直流输电对山西南部地电场观测影响分析

为研究山西南部临汾、夏县地电场受高压直流输电的影响,分析地电场观测受干扰的变化形态与特征,结合高压直流输电干扰的机理,定量计算分析不同换流站接地极对同一台站的影响,以及同一换流站接地极对不同台站的影响。研究表明：(1)当地电场观测数据受高压直流输电线路干扰时,地电场会出现畸变,较典型形态为方波与两端尖峰叠加方波形态,不同的高压线路,各台站观测到的附加电场信号变化特征有很大的不同;(2)当高压直流输电线路运行故障而产生大地回路电流时,它对地电场观测数据可能会产生一定的影响,受同一高压直流输电影响的同一台站同一方向上长、短极距观测数据方向一致,干扰幅度基本一致;(3)当高压直流输电线路运行故障而产生大地回路电流时,不同台站所受干扰随着接地极与台站的距离平方成反比关系,同时还受到台站电导率的影响。