Significance test for empirical orthogonal function (EOF) analysis of meteorological and oceanic data

ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＥｍｐｉｒｉｃａｌｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｆｕｎｃｔｉｏｎ (ＥＯＦ)ｉｓａｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｔｏｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙｅｘａｍ ｉｎｅｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄｏｃｅａｎｉｃｄａｔａ (ＰｒｅｉｓｅｎｄｏｒｆｅｒａｎｄＢａｒｎｅｔｔ,1 977;Ｒａｓｍｕｓｓｏｎｅｔａｌ.,1 981 ;ＫｎａｐｐｅｎｂｅｒｇｅｒａｎｄＭｉｃｈａｅｌｓ,1 993 ;ＬｅｅａｎｄＣｏｒｎｉｌｌｏｎ ,1 995) .Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｅｅｋｓｏｕｔｔｈｅｆｉｒｓｔｆｅｗｏｒｔｈ…     

迭代逼近科学方法在速度估算中的作用

以地球物理中的速度为题 ,在详细描述了速度参数重要作用、各类速度基本概念及其应用范围、影响速度估算的各种因素的基础上 ,以模型和处理流程的叠加速度分析为例 ,在两个层面上展现了迭代逼近方法。又以剩余层速度分析为例 ,说明了具有反馈控制思想的迭代逼近算法 ,从而指出该方法在速度估算中的重要作用     

Topographical Mapping of a Bare Tidal Flat Outside a Mangrove Area based on the Waterline Method and an Iterative Hydrodynamic Model: A Case Study of Yingluo Bay,South China

A change in the elevation of bare tidal flats outside a mangrove area is an indispensable factor for the sustainable development of mangroves. Waterline extraction, as an effective and economical tool used in reconstructing the terrain of an intertidal zone, has been widely applied to open-coast tidal flats by constructing a digital elevation model (DEM). However, mangrove wetlands are usually located in wave-sheltered sites, such as estuaries and bays that have narrow tidal channels flanked by tidal flats. Changes in water level are affected by the dry-wet processes of complex landforms caused by tides. This article takes as a study case the area of Yingluo Bay, which covers the core region of the Zhanjiang and Shankou National Mangrove National Nature Reserve in southwestern China. Waterline extraction based on seventeen multisource and multispectral satellite images obtained from December 2014 to April 2015, combining the finite-volume coastal ocean model (FVCOM) hydrodynamic model in an iterative process, was used to generate a topographical map of the bare tidal flat outside the mangrove area in Yingluo Bay. The quality of the iterative DEMs was evaluated via six transects of a ground-based survey using Real - time kinematic (RKT) GPS in May 2015. The mean absolute error (MAE) and root mean square error (RMSE) of the DEM decreased with an increase in the number of iterations. In this study, the DEM in the third iteration was used as the final output because the difference from the previous iterative DEM satisfied an inversion-stopping criterion. The MAE and RMSE of the final DEM with the measured data were 0.072 and 0.09?m, respectively, without considering small tidal creeks. The method used in this study can be an effective and highly precise approach for detecting and reconstructing the historical terrain of a bare tidal flat outside a mangrove area. This work also has great importance regarding intertidal resource management and the sustainable development of mangroves facing the vulnerable coastal ecological environment.     

一种局部稀疏地面点云与已有DEM的融合方法

机载LiDAR采集的点云数据中会存在一些局部区域地面点稀疏的情况,利用这些稀疏地面点构建DEM时会出现“三角面片化”的问题,严重影响DEM的质量。为此,本文提出了一种局部稀疏地面点云与已有DEM的融合方法：将稀疏点云作为高精度控制点,在尽量保持原始DEM的地形形态特征的前提下,通过高斯核函数加权迭代插值算法对DEM进行高程局部改正,实现稀疏点云与DEM的一致性融合。试验分析表明,融合后的点云数据得到了较好的补充,由此构建的DEM地形形态自然,在精度上相对于融合前的稀疏地面点云有一定改善,在弱精度区域的可靠性有显著提升。     

空间分辨率对中国夏季降水时空演变特征的影响

本文使用1979—2021年国家气候中心160站(R₁₆₀)和国家级地面气象观测站2 314站(R₂₃₁₄)逐月降水观测资料,利用EOF (Empirical Orthogonal Function)分解和相关分析等方法,研究两类资料夏季降水时空变化特征及其与海气因素之间物理联系的表征水平差异,并分析了差异的可能原因。结果表明,R₁₆₀在我国西北、青藏高原等地区站点极为稀疏,导致其各EOF模态对上述地区降水的时空变化特征描述失真,中东部地区偏低的空间分辨率会使局地强降水的变化特征信号损失,造成降水的年际变率降低。而R₂₃₁₄主模态能够更为真实地反映我国降水的时空演变特征,特别是在极端降水频发的江淮地区以及降水受局地地形影响较大的山区,其EOF主模态的空间分布和时间系数演变与ENSO (El Niño-Southern Oscillation)、西太平洋副热带高压、青藏高原雪盖等气候强迫信号之间的相关性更为显著。     

海南雷暴气候特征及大气环流背景分析

利用1966～2005年海南地区18个市、县逐日雷暴观测资料及NECP再分析资料和EOF分析方法,分析了海南地区雷暴天气的气候特征及其气候变化的可能影响因素.结果表明:海南雷暴的年际变化呈较明显的下降趋势;空间分布丰要旱现北部内陆地区多、南部沿海地区少的特点;全省雷暴集中发牛在4～10月,盛发期在5～9月;雷暴异常年5～9月平均大气环流与同期500 hPa大气环流特征的关系表现在雷暴频繁年低纬地区的位势高度距平场出现大范围的负距平.当年夏季西太平洋副热带高压较弱,位置偏东,雷暴偏少年则副高较强,脊线偏西.不稳定凶子K指数和TT指数对海南的雷暴有一定预报能力.     

迭代法建立的低频模型在储层反演中的应用

储层预测的精度直接制约着油气开发的经济性与有效性,而低频信息的补偿是改善储层反演效果的有利途径之一.常规的测井曲线内插低通滤波建模方法难以精细表征复杂地质背景下的低频模型.为降低研究区特殊地质体对储层反演带来的影响,采用迭代法建立低频模型,建模中分步考虑压实作用、特殊岩性等因素影响,并通过反演效果不断迭代更新低频模型,...     

基于大数据分析下的气候模型

为研究全球变暖与极寒天气间的关系,对加拿大13个省代表性测站10年的观测数据进行时空变化趋势分析,采用经验正交函数（EOF）寻找海洋表面温度历史数据的变化规律。另外利用BP神经网络建立了年平均温度、日降水量与地球吸热、散热、海表面温度、当地纬度间的关系,预测未来25年气候的变化,并建立了“极寒天气”与气候变化的关系模型。研究表明：高纬度地区温度、降水量普遍较低,同经度地区的温度差异较小且降水量变化不大;加拿大地区温度呈周期性变化,符合北半球的季节变化特征;北大西洋的东部与其他海洋的温度是反相关的,西太平洋南北回归线附近的海洋表面温度升高;“极寒天气”出现频率与气候变化有一定关系,局地极寒现象与全球变暖的大趋势并不矛盾。本研究为人们认识和理解“全球变暖”提供了一个新的思路。     

北太平洋海面异常风场的时空分布特征与海气热量交换

用北太平洋（含赤道太平洋区）１９４９～１９７９年的ＣＯＡＤＳ资料，通过矢量ＥＯＦ分解得到北太平洋异常风场的分布型及其时间变化规律。分析表明，ＥＯＦ１～５场与大气活动中心、海洋相互作用有联系，具有明显的天气学意义。此外，还讨论了ＥＯＦ异常风场间的转换及其季节性差异。     

热带地区积云对流的长期变化特征

使用１９７９年１月至１９８４年１２月向外长波辐射（ＯＬＲ）资料，对热带地区积云对流的长期变化特征进行了研究。结果表明：热带地区积云对流活动存在显著的季节变化，冬季积云对流区主要是东西向，位于南印度洋和西太平洋的近赤道地区；夏季则北移至北印度洋和菲律宾附近的西太平洋地区。低纬地区积云对流活动存在明显的季节性位移，北印度洋地区的积云对流活动主要集中在５—１０月，７—８月位置最北；北半球热带西太平洋地区的积云对流活动则主要集中在６—１１月，８—９月位置最北。标准差分析表明，冬季北半球热带西太平洋、赤道中太平洋及热带印度洋东部地区积云对流的年际变化最明显。经验正交函数（ＥＯＦ）分析的主要空间型反映了赤道中太平洋、热带西太平洋、阿拉伯海和副热带西太平洋地区的积云对流活动存在一定的关系。结合遥相关计算还表明秋云对流存在４种遥相关型，即２种东西向偶极型涛动型、西太平洋型和北印度洋型。