基于分层EOF的深海声速剖面时变特征建模

针对目前局部海域小时间尺度声速场建模方法未顾及不同深度区间内声速变化规律的问题,本文根据实测深海声速剖面的统计特征,提出了声速剖面分层方法,并进一步基于经验正交函数（Empirical Orthogonal Function, EOF）提出了局部小时间尺度的声速剖面分层时变模型构建方法。利用南海实测全海深声速剖面数据,分析了分层EOF第一模态系数和等效平均声速的日变化特征,并比较了不同拟合模型的精度。最后,利用试验海区的温度和潮汐数据分析了声速剖面周期变化的影响因素。结果表明： ①声速剖面分层EOF第一模态系数及等效平均声速具有日周期变化特征,上层声速日周期变化特征不明显,中层声速日周期变化特征较明显,下层声速变化较小但仍具有日周期变化特征;②局部海域小时间尺度声速拟合应考虑长期变化项的影响;③试验海区声速剖面EOF第一模态系数变化与温度显著相关,提取的声速剖面时变特征与海区潮汐周期特征基本吻合。     

近148年塞舌尔珊瑚氧同位素记录的热带印度洋海盆模态

在厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)事件的后期,热带印度洋海表温度(SST)会呈现海盆尺度一致增暖或冷却的分布,被称为印度洋海盆模态(IOBM).近几年的研究表明,IOBM是热带印度洋SST年际变化最主要的模态,影响了从印度洋到西太平洋及周边区域的气候.对西印度洋塞舌尔群岛(Seychelles)近148年的珊瑚氧同位素(δ18O)资料的再研究表明,该珊瑚δ18O能非常好地指示西印度洋局地SST的季节变化和长期变化,且能够表征热带印度洋海盆尺度SST的年际变化.进一步的研究显示δ18O所表征的IOBM具有3~7年的年际变化周期,并受年代际变化的调制.通过与全球海温资料的相关分析发现,该珊瑚δ18O信号滞后热带太平洋SST变化约5个月,在ENSO盛期次年春季相关达到最大.其空间分布显示塞舌尔群岛位于IOBM模态的关键海区,能够用来表征IOBM以及ENSO对印度洋的大气遥相关效应.这表明塞舌尔群岛的珊瑚氧同位素序列可以作为IOBM代用指数,用以研究印度洋气候的长期变化.     

典型高墩大跨混凝土刚构桥模态参数测试

位于云南省鲁甸县的牛栏江大桥是三跨一联(90m+170m+90m)的预应力混凝土刚构桥,混凝土薄壁空心墩高度为128 m,是典型的高墩大跨混凝土刚构桥.为了系统研究该类桥梁的抗震性能,对牛栏江大桥实施了模态测试.通过合理选择传感器和记录器,恰当地布置测点,克服了信号弱、频率低、测点间距大等困难,得到了高质量的反映该桥模态的数据.结合数值分析给出了振型形状,依据实测数据得出该桥的竖向、纵向和横向多阶模态.由于该桥构造上具有横向类似悬臂梁的特点,约束最少,相对薄弱,模态结果证实了这一认识.     

我国华南江南春季雷暴气候特征分析

基于我国华南江南地区274个基本地面气象观测站数据、全国闪电定位数据以及欧洲中心的全球大气再分析数据(ERA-Interim),对1981—2017年华南江南地区的春季雷暴日采用经验正交函数分解方法(EOF),并与气象要素场做回归分析。得出以下主要结论:(1)我国华南江南地区春季雷暴活动高发区主要在广西东部至广东西部;其高峰期在下午18:00和凌晨4:00左右,且大多数雷暴活动持续时间不超过3 h;山区雷暴活动主要在傍晚至夜间;平原雷暴活动主要在白天,高峰在17:00及06:00前后;(2)华南江南地区的雷暴活动存在着3~5年的短周期和16年左右的长周期变化;(3)雷暴日距平EOF分析的前3个主成分累计方差贡献达到72.3%。按其向量场的方差贡献分型,Ⅰ型表现为华南江南雷暴活跃特征呈现较统一的变化规律。深厚西南低涡槽前、上干下湿的水汽层结、上冷下暖的温度层结为华南江南地区发生大范围雷暴天气提供良好的动力、水汽和位势不稳定条件,是华南江南雷暴活跃异常的主要模态;Ⅱ型表现为从华南南部到江西与浙江南部有一条西南-东北向、下宽上窄的雷暴活跃正距平异常区,而两侧为负距平异常区。其环流特征表现为温度整层偏冷,水汽整层偏湿,而西南槽前动力抬升有利于水汽抬升凝结触发对流形成雷暴;Ⅲ型表现为华南和江南地区雷暴活跃特征呈南北反位相异常,其分界线在26 °N附近。其环流特征表现为较强的干冷空气南下与南方暖湿空气在南岭山区对峙形成异常的垂直环流圈。在其上升支,低层干冷空气被卷入中高层使得中高层暖湿空气凝结释放潜热形成对流,造成华南地区多雷暴发生,而江南地区处于垂直环流的下沉支,整层湿度偏干,造成江南地区雷暴相对偏少。      

1470—2008年中国西北干旱地区旱涝变化特征分析

研究西北干旱地区的旱涝变化规律对于区域抗旱减灾具有重要的现实意义。建立区域综合旱涝指数模型,利用西北4省区19个站点的旱涝等级序列,建立区域综合旱涝指数序列。发现区域在1470—2008年间呈现出干旱频发的态势,且区域内的西部比东部、高海拔地区较低海拔地区更易发生干旱灾害。利用经验模态分解方法处理区域综合旱涝指数序列,发现区域综合旱涝指数变化存在2.5年、7.5年、13.1年、25.7年、77.0年和134.8年等准周期变化。且近539年来,西北干旱地区区域综合旱涝指数呈减小趋势,未来区域干旱综合强度有减轻态势。     

大同—阳高Ms5.8级地震前S波分裂异常变化

本文利用北京白家疃台数字地震记录资料探讨了1989年10月19日大同一阳高Ms5.8级地震S波分裂异常变化,所用方法为极化矢量转向法,即偏振分析法。初步结果表明,这次地震前(约从1988年9月开始)曾出现过S波分裂异常。震前快S波偏振优势取向为北东向,符合华北地区主压应力方向为北东向和北北东向的特征。由此得到,在北京与大同之间,地壳中直立平行排列裂隙取向亦为这一方向。本文结果说明,利用近震(200km左右)数字化记录可发现较大地震前S波分裂异常现象,增大了把S波分裂法应用于地震预报的可行性。最后,对比了近震与S波窗口内S波偏振的不同特征。     

中国近海海洋要素最大跃层强度及其对应深度的分布规律研究

利用海洋模态重构方法对LEVITUS数据库数据进行了分析,获得了中国近海的温度、密度和声速的最大跃层强度及其深度的月平均变化规律.海洋要素的最大跃层强度在7、8月份达到最大,而且分布均匀,最大跃层强度对应的深度为全年最浅.12月至次年3月的最大跃层强度最小,分布杂乱,最大跃层强度对应的深度为全年最深.其他月份的分布介于二者之间.     

消除EMD 边界效应的四中点估计方法

为了快速高效地实现信号的本征模态分解,消除分解过程中边界效应,在 Directly-Mean EMD方法的基础上,通过引入左、右待估中点和左、右延拓中点,并根据信号首尾两端各种可能的情况给出了四中点估计公式,建立了可完全消除边界效应的Directly-Mean EMD四中点估计方法。该方法不仅减少了样条插值次数,提高分解速度,而且还可以有效避免因插值节点过于稀疏所产生的大幅波动,使分解结果更加准确。将新方法应用于日长数据序列的本征模态函数分解,得到了满意的分解结果。     

佛开高速九江大桥模态测试与分析

对主跨为160m的预应力砼变截面连续梁桥佛开高速九江大桥进行了理论与实验模态分析．首先介绍了环境激励条件下现场模态测试布置及过程,利用随机子空间法（SSI）进行了桥梁模态参数识别．建立了桥梁有限元模型．并对理论和实验模态分析结果进行了比较和讨论。实验与有限元计算结果在竖向模态频率及振型上总体吻合较好。测试结果可以为有限元模型修正提供依据：模态测试与有限元分析相结合．可以为桥梁长期健康监测和损伤评估提供较可靠的基准模型。     

不同时间尺度的西北太平洋海洋表面温度距平模态的比较

本文利用经验正交分解法(Empirical Orthogonal Function,EOF)对不同月平均和10天平均的西北太平洋海洋表面温度距平数据进行分解,得到月平均和10天平均的西北太平洋海洋表面温度距平分布模态,并对分布模态进行比较。发现尽管数据源相同,但是不同时间分辨率的EOF结果出现正好相反的情况,文章最后从数学的角度解释了月平均和10天平均的海洋表面温度距平模态及其时间系数发生反向的原因。