The influence of seasonality on estimating return values of significant wave height

A time-dependent generalized extreme value (GEV) model for monthly significant wave heights maxima is developed. The model is applied to several 3-hour time series from the Spanish buoy network. Monthly maxima show a clear non-stationary behavior within a year, suggesting that the location, scale and shape parameters of the GEV distribution can be parameterized using harmonic functions. To avoid a possible over-parameterization, an automatic selection model, based on the Akaike Information Criterion, is carried out. Results show that the non-stationary behavior of monthly maxima significant wave height is adequately modeled, drastically increasing the significance of the parameters involved and reducing the uncertainty in the return level estimation. The model provides new information to analyze the seasonal behavior of wave height extremes affecting different natural coastal processes.     

洪水频率分析中PDS模型研究进展

为了从实测洪水资料中获取更多的信息,提出PDS(Partial duration series)洪水频率分析模型并得到发展。介绍了PDS模型及其导出的AMS(Annual Maximal Series)模型的基本理论,综述了两种模型之间的比较研究。总结了PDS模型应用的关键技术,包括独立性判别、阈值的选取、超定量次数概率分布的选择。描述了PDS模型在区域洪水频率分析、PDS模型与贝叶斯理论结合研究的新进展,展望了PDS模型进一步研究的前景。     

雷达回波预测极端暴雨概率方法构建原理与应用研究

基于局地雷达回波基数据强度与雷达体扫面内相应地区强降水量之间的统计关系,并通过LucasKanade局部光流法分析下一小时可能影响该地区的回波区域,将这些区域定义为强降水影响系统的动态回波上游。同时分析雷达各层体扫回波情况,即考虑强降水系统的空间伸展程度。通过分析这些动态回波区域在当前时刻内(每10 min多层体扫信息)的时空变化特征,建立回波强度特征与局地降水的相关,进一步与改善的降水极值概率预测方法相结合,构建对下一小时局地暴雨重现期极值预测预警指标,为应急保障方案和及时应对决策提供技术支持与专业参考信息。整体方案以2006-2011年6-8月盐城多普勒天气雷达回波强度的基数据资料和同时段盐城雷达体扫范围内建湖气象站的小时雨量序列为基础,采用Lucas-Kanade局部光流法确定回波强度反映的降水系统时空动态上游,并利用皮尔逊III型方法和广义帕累托方法建立回波类别与建湖局地白天与夜间降水序列的统计概率关系,计算回波类别对应的局地极端降雨极值以及极值重现概率特征,构建降水系统的雷达回波动态综合特征与下一小时局地强降水极值概率间的统计关系指标,指标的相关性检验达到70%。该方法具有强降水多等级重现期极值预测能力,为下一小时临近极端暴雨预测预警提供了雷达监测动力统计优化方法。     

用解析的垂直正规模展开对大气数值模式进行垂直积分

本文提出了一个用大气自由振荡解析的垂直正规模为正交函数系构成一个完备的Hilbert空间,利用广义Fourier展开的概念,在垂直方向进行广义Fourier展开,对大气数值模式进行垂直积分.我们利用两组垂直正规模为正交函数系.第一组是等温大气的垂直正规模;第二组是多元大气的垂直正规模,并用变系数的一维平流方程进行试验积分,将积分结果与差分法、有限元法、Legendre多项式展开的结果进行比较.比较的标准是它们与解析解的均方根误差和相关系数.     

Generalized inversion of the Korteweg–de Vries equation

A generalized inverse is presented for the Korteweg–de Vries (KdV) equation, an initial condition and data from synthetic but realistic solitary internal waves. The synthetic data are statistically consistent with hypothesized levels of error in the KdV equation, initial condition and observing system. The observing system consists of point-wise measurements of the pycnocline displacement, either at fixed locations or from a ship drifting in the soliton current. These synthetic inversions are designed using the environmental conditions and disturbances observed by Pinkel [J. Phys. Oceanogr. 30 (2000) 2906]. The inverse solution is found by minimizing a quadratic cost functional, which yields a weighted least-squares best-fit to the KdV equation, the initial condition and the data. The weight for each squared residual is derived from its hypothesized covariance.The minimal value of the least-squares estimator (or cost function) is the test statistic for the error hypotheses and is shown here to be a reliable indicator of grossly incorrect hypotheses. In particular, it will be shown that even with just a single ship survey, the method does lead to decisive tests of hypotheses concerning the level of error in the model. Also, neglect of ship drift is found to be less deleterious to the inversion than is neglect of error in the KdV dynamics.The inverse is calculated by the iterated, direct representer algorithm [Ocean Model. 3 (2001) 137], which is readily extended to include parameter estimation. Significant skill is found for estimating the linear phase speed.     

广义S变换与薄互层地震响应分析

Stockwell等人提出的S变换虽然与Fourier谱能保持直接联系，然而，由于S变换中的基本小波不适用于地震资料处理. 为此本文采用两个步骤对S变换加以推广，得到两种新变换（统称为广义S变换）. 首先， 用带有4个待定参数的调幅简谐波来代替S变换中的基本小波,定义广义S变换1，给出对应的逆变换；然后，以第一步中的基本小波的线性组合为新的基本小波，定义广义S变换2，并构造其逆变换公式. 最后，分别使用S变换及广义S变换对几种典型的薄互层模型进行分析计算. 结果表明，后者比前者有更强的探测能力， 后者可准确地确定厚度为1/8波长的薄互层中波阻抗界面位置，但前者却不能. 文中还用实际资料处理的结果，证明了广义S变换方法的有效性.     

垂向归纳模型下鄱阳湖丰、枯水期初级生产力特征及与环境因子相关性分析

于2014年1月(枯水期)、7月(丰水期)对鄱阳湖湖水进行采集,测定相应的理化参数、叶绿素a浓度和光合有效辐射,结合初级生产力垂向归纳模型估算浮游植物初级生产力,分析湖区初级生产力特征及与环境因子的相关性.结果表明,鄱阳湖枯水期浮游植物初级生产力波动范围为83.50~355.43 mg C/(m~3·d),平均值为193.33 mg C/(m~3·d),初级生产力空间分布特征主要受水体类型的影响,枯水期初级生产力与氮、磷营养盐浓度呈负相关,其中与铵态氮浓度呈显著负相关,枯水期不会出现营养盐限制现象;丰水期浮游植物初级生产力波动范围为113.80~1134.06 mg C/(m~3·d),平均值为412.12 mg C/(m~3·d),初级生产力空间分布主要受河流注入的影响,丰水期浮游植物初级生产力与总磷及悬浮物浓度呈显著正相关,由于悬浮物对浮游植物生长的促进作用大于抑制作用,鄱阳湖丰水期会出现磷营养盐的限制;鄱阳湖整体平均流速约为0.28 m/s,易于浮游植物的生长,南鄱阳湖平均流速约为0.21 m/s,而北鄱阳湖平均流速约为0.35 m/s,所以南鄱阳湖比北鄱阳湖更容易发生水体富营养化并暴发水华.     

基于广义RQDt的岩石质量空间分布规律研究

自然界中的岩石通常含有大量复杂交错的结构面,造成岩石质量在三维空间中存在明显的各向异性。作为评价岩石质量的重要参数,岩石质量指标(广义RQDt)被广泛应用于岩体工程。结合三维裂隙网络模拟法和测线法,对岩体质量在三维空间不同方向上的分布规律进行研究:首先根据研究域岩体的裂隙统计参数及分布规律,利用Monte-Carlo法生成三维随机裂隙网络;然后通过在研究域内布置监测点和测线的方式来计算监测点处RQDt值随空间方位的变化,得到岩石质量空间分布图,以此来直观描述岩体质量沿空间不同方向的分布。将该法应用于某工程坝区岩体质量评估,表明该方法简单且具有较强的实用价值,可较全面描述岩体质量在空间方向上的分布规律。     

Laslett算法和广义H-H算法在不同迹长层次下的适用性讨论

结构面平均迹长估算的Laslett算法和广义H-H算法虽然在理论上具有严密的推导过程,但实际应用时,由于迹长层次不同,两种算法估值精度不同。在利用开挖边坡所揭露的全迹长资料对不同迹长层次下两种算法的估值精度进行检验的基础上,讨论了两种算法的适用性,并针对工程中所采用的测量窗口高度通常较小这一实际情况,对广义H-H算法在小窗口长迹长层次下的迹长估计值进行适当修正。综合研究结果,建议:(1)小窗口短小迹长层次情况下采用Laslett算法进行迹长估计; (2)小窗口长大迹长层次情况下采用乘以修正系数x=2的广义H-H算法。     

基于广义Beta小波稀疏域混合约束优化的地震去噪方法研究

地震随机噪声压制是鄂尔多斯盆地黄土塬、沙漠、戈壁滩等复杂地表区域低信噪比地震资料处理的一项重要任务.稀疏反演去噪是地震随机噪声压制的常用方法之一.ℓ₁范数和全变分（Total Variation,TV）正则化是稀疏变换域去噪方法中常用的两种正则化项.但是,ℓ₁范数是对ℓ₀范数的松弛,难以提供更稀疏的去噪结果;基于TV正则化项的方法容易引起阶梯状异常结果.因此,为了避免上述缺点,本文提出了一种基于广义Beta小波稀疏域混合范数优化的地震随机噪声压制方法和算法流程实现.首先利用广义Beta小波紧标架加快计算,获得具有更高局域化性的稀疏时频表示.其次是引入包括ℓ_p范数和TV正则化的混合约束项,克服单一正则化项的缺点.最后,利用鄂尔多斯盆地黄土塬区的合成地震数据、三维叠后地震数据和共反射点道集数据验证了本文去噪方法的有效性.结果表明：本文提出的去噪方法既能够有效抑制随机噪声、显著提高信噪比,让地震同相轴连续光滑;又能够准确保护有效信号,保持波组间的相对幅值,突出有利微小断层和含油气层的振幅形态.