Estimation of covariance matrix from geochemical data with observations below detection limits

Multivariate statistical analyses have been extensively applied to geochemical measurements to analyze and aid interpretation of the data. Estimation of the covariance matrix of multivariate observations is the first task in multivariate analysis. However, geochemical data for the rare elements, especially Ag, Au, and platinum-group elements, usually contain observations the below detection limits. In particular, Instrumental Neutron Activation Analysis (INAA) for the rare elements produces multilevel and possibly extremely high detection limits depending on the sample weight. Traditionally, in applying multivariate analysis to such incomplete data, the observations below detection limits are first substituted, for example, each observation below the detection limit is replaced by a certain percentage of that limit, and then the standard statistical computer packages or techniques are used to obtain the analysis of the data. If a number of samples with observations below detection limits is small, or the detection limits are relatively near zero, the results may be reasonable and most geological interpretations or conclusions are probably valid. In this paper, a new method is proposed to estimate the covariance matrix from a dataset containing observations below multilevel detection limits by using the marginal maximum likelihood estimation (MMLE) method. For each pair of variables, sayY andZ whose observations containing below detection limits, the proposed method consists of three steps: (i) for each variable separately obtaining the marginal MLE for the means and the variances, , , , and forY andZ: (ii) defining new variables by and and lettingA=C+D andB=C–D, and obtaining MLE for variances, and forA andB; (iii) estimating the correlation coefficient _YZ by and the covariance _YZ by . The procedure is illustrated by using a precious metal geochemical data set from the Fox River Sill, Manitoba, Canada.     

图像平滑算法比较研究及改进策略

图像平滑作为去除图像中含有噪声的图像增强处理技术，是各种与图像有关软件中必不可少的功能模块。文中在分析噪声模型的基础上，对均值平滑、中值平滑、边缘保持平滑等技术从图像处理空间域中的算法原理、实现方法及效率等方面进行了详细比较。针对图像中含有的不同噪声模型，通过多次试验，得出了值得从事图像处理研究者参考的结论。这将有助于提高图像处理软件开发的效率。     

我国松花江流域和辽河流域降水的长期变化规律和未来趋势分析

利用1881～2002年我国东北地区的月、季降水资料,采用历史曲线分析、功率谱分析、小波变换等方法,重点分析了松花江流域和辽河流域降水的长期变化规律。结果表明:松花江流域和辽河流域的降水都存在着明显的年代际变化,松花江流域降水以27～30年周期为主,辽河流域降水周期比松花江流域略长,大概为35～38年左右。根据降水自身演变规律及自回归方法预测的结果,估计未来5～10年,松花江流域仍将处于少雨期,辽河流域少雨期维持时间可能会稍长一些。     

冷暖事件对大气能量循环和纬向平均环流影响的模拟研究

利用中国科学院大气物理研究所大气科学与地球流体力学数值模拟国家重点实验室新发展的GOALS 5全球海 陆 气耦合模式研究了暖事件 (ElNi no)和冷事件 (LaNina)对大气能量循环和纬向平均环流的影响 ,并用观测资料进行了对比分析。结果表明 :对于纬向平均资料来说 ,冷、暖事件在热带和副热带地区的大气环流相关量的反相变化特征非常清晰 ,中高纬度地区并不明显。此外 ,还发现 ,暖事件时定常涡动的经向热通量的变化是北半球对流层热带外地区温度异常的主要原因 ,而瞬变波的影响则起抵消作用。冷事件时定常波和瞬变波相互抵消的局地特征也依然存在 ,但瞬变波的影响有所增强。     

IAP/LASG全球海-陆-气耦合系统模式的纬向平均大气气候态分析(英文)

分海洋和陆地两种情况来讨论IAP/LASG全球海-陆-气耦合系统模式（GOAL）四个版本的结果,并与观测资料进行对比分析。一些重要的大气变量包括表面空气温度,海平面气压和降水率用来评估GOALS模式模拟当代气候和气候变率的能力。总的来说,GOALS模式的四个版本都能够合理地再现观测到的平均气候态和季节变化的主要特征。同时评估也揭示了模式的一些缺陷。可以清楚地看到模拟的全球平均海平面气压的主要误差是在陆地上。陆地上表面空气温度模拟偏高主要是由于陆面过程的影响。值得注意的是降水率模拟偏低主要是在海洋上,而中高纬的陆地降水在北半球冬天却比观测偏高。 通过模式不同版本之间的相互比较研究,可以发现模式中太阳辐射日变化物理过程的引入明显地改善了表面空气温度的模拟,尤其是在中低纬度的陆地上。太阳辐射日变化的引入对热带陆地的降水和中高纬度的冬季降水也有较大改进。而且,由于使用了逐日通量距平交换方案（DFA）,GOALS模式新版本模拟的海洋上的温度变率在中低纬度有了改善。 比较观测和模拟的年平均表面空气温度的标准差,可以发现GOALS模式四个版本都低估了海洋和陆地上的温度变率,文中还对影响观测和模拟温度变率差异的可能原因进行了探讨。     

Understanding Perturbation on the Simplex: A Simple Method to Better Visualize and Interpret Compositional Data in Ternary Diagrams

Perturbation is an operation defined on the simplex and can be used for centering compositional data in a ternary diagram, applying objective criteria. Because a straight line in the original diagram is still astraight line in the perturbed diagram, gridlines or compositional fields defined by straight lines can easily be included in the operation. Simultaneous perturbation of data, gridlines, and/or compositional fields is shown to improve both visualization and graphical interpretation of compositions in ternary diagrams. This is illustrated by some examples using simulated as well as real data.     

小波变换在少震、弱震区地下水位数据分析中的应用

利用小波变换和多尺度分析原理，对位于少震弱震区的湖南的具有不同变化形态的6口典型井4年的水位日均值序列进行了分析。结果显示，通过多尺度分析可以很方便地将水位日均值序列中的高频部分与低频部分分开，而且对不同井孔的含水层系统而言，分离出去的频率成分的主模是不同的，这反应出不同井孔的含水层系统对同一频率的响应存在差异，主模的频率反映了正常背景下井孔－含水层系统的优势频率。Morlet小波分析的结果对时间序列的突然变化和周期结构都有很好的反映。     

利用卫星测高空间技术建立数字化海洋

论述了卫星测高空间技术的主要特征、科学意义及其在军事和经济建设领域的重要价值，阐明了国内外测高卫星系统的发展现状及利用卫星测高空间技术建立数字化海洋所取得的成果，分析卫星测高目前的研究方向，提出了发展我国卫星测高空间技术以及利用该技术建立数字化海洋的一些建议。     

南海各月月平均海流场的数值模拟

本文用一个区域三维、自由表面、斜压海洋模式对南海全年各月的三维平均流场进行了数值模拟，模拟得到的环境特征与己有的实测资料十分相近，这表明该模拟结果是可信的，该数值模拟也是成功的。     

模型误差对平差结果及其参数估计性质的影响分析

本文从模型误差的理论出发，讨论了模型误差对平差结果及其参数估计性质的影响，提出了当存在模型误差时，采用均方差对平差模型及其结果进行估价更为合理．