中国CMIP5模式对未来北极海冰的模拟偏差

本文对中国参加CMIP5的6个气候模式对未来北极海冰的模拟情况进行了评估。通过与1979-2005年海冰的观测值以及2050年代的多模式集合平均值对比发现,中国的气候模式对海冰范围的模拟结果与CMIP5模式的平均水平存在一定差距,具体表现为：BNU-ESM和FGOALS-s2对当前海冰范围估计很好,但对温度敏感性略偏高;FIO-ESM对当前海冰范围估计很好,但由于海冰对温度的敏感性偏低,导致其模拟的未来海冰在各种RCP情景中都融化缓慢;FGOALS-g2（BCC-CSM1-1和BCC-CSM1-1-m）对当前海冰范围的模拟存在显著偏多（显著偏少）的问题,这导致其对未来海冰融化的估计也持续偏多（偏少）。中国模式对北极海冰的模拟偏差导致它们对极区地表大气温度和湿度的模拟出现偏差,并且这些极区气象要素的偏差会进一步通过动力过程传导到对秋、冬季西风带、极涡的模拟中去。研究表明：从对海冰本身的模拟以及海冰偏差带来的气候影响这两个角度看,BNU-ESM在中国模式中水平较高,但总体上中国6个气候模式在海冰分量的模拟上仍与世界平均水平存在差距,这需要中国各模式中心的持续改进。     

1.5～4℃升温阈值下亚洲地区气候变化预估

基于18个CMIP5模式在RCP情景下的模拟结果,综合分析了全球升温1.5～4℃阈值下亚洲地区平均温度和降水以及极端温度和降水的变化,并着重对比了1.5℃与2℃升温阈值下的异同。结果表明：相比工业化前,在全球升温1.5℃、2℃、3℃和4℃阈值下,亚洲区域平均温度将分别升高2.3℃、3.0℃、4.6℃和6.0℃,高纬度地区的响应大于中低纬地区;降水分别增加4.4%、5.8%、10.2%和13.0%,存在明显的区域差异。极热天气将增加,极冷天气将减少;极端降水量的变率将会加大。与2℃升温阈值相比：1.5℃阈值下亚洲平均温度的上升幅度将降低0.5～1.0℃以上,大部分地区的降水增幅减少5%～20%,但西亚和南亚西部的降水则偏多10%～15%;极端高温的增温幅度在亚洲地区均匀下降,而极端低温的增温幅度在亚洲中高纬地区降低显著;亚洲大部分地区极端降水的增加幅度减弱,但在西亚会增强。全球升温1.5℃和2℃时,亚洲发生非常热天气的概率相比基准期（1861-1900年）均将增加1倍以上,发生极热天气的概率普遍增加10%;发生极端强降水的概率增加10%。     

CMIP5 模式对中国极端气温及其变化趋势的模拟评估

本文基于中国区域逐日气温资料和CMIP5 中30 个全球气候模式资料,计算了平均日最高气温（TXAV)、平均日最低气温（TNAV)、热浪指数（HWDI)、霜冻日数（FD)、和暖夜指数（TNF90）5 个极端气温指数,评估各模式对中国区域极端气温的气候平均场和趋势的模拟能力。研究结果表明,大部分模式能够较好地模拟出极端指数的气候平均场,其中对TNAV、TXAV 和FD 平均场模拟能力较强,大部分模式平均场与观测场的相关系数超过0.90,但对TNF90 和HWDI 的模拟能力相对较低,相关系数均低于0.70,且各模式的模拟能力存在较大的差异。对极端指数的趋势模拟来说,模式模拟的中国区域平均各极端气温指数的线性变化趋势与观测相同,但大多数模式模拟趋势的强度偏弱。相比于气候平均场,模式对极端气温指数趋势空间场模拟较差,除TNAV 有1/3 的模式平均场与观测场的相关系数超过0.60 外,模式模拟其余指数的相关系数均低于0.60。模拟极端气温气候平均场的能力最优的5 个模式为：IPSL-CM5A-MR、CMCC-CM、IPSL-CM5A-LR、MPI-ESM-MR 和MPI-ESM-P。趋势空间场模拟最好的5 个模式为：MPI-ESM-P、CANESM2、ACCESS1-3、BCC-CSM1-1 和NorESM1-M。模式对极端气温指数的时空模拟能力一致性较差,但基于气候平均场或趋势空间场的优选模式,相比于所有集合模式平均,模拟能力均有一定程度的改善。     

欧亚大陆冬季温度对北极海冰减少的敏感性及非线性响应研究

The recent decline in the Arctic sea ice has coincided with more cold winters in Eurasia.It has been hypothesized that the Arctic sea ice loss is causing more mid-latitude cold extremes and cold winters,yet there is lack of consensus in modeling studies on the impact of Arctic sea ice loss.Here we conducted modeling experiments with Community Atmosphere Model Version 5(CAM5) to investigate the sensitivity and linearity of Eurasian winter temperature response to the Atlantic sector and Pacific sector of the Arctic sea ice loss.Our experiments indicate that the Arctic sea ice reduction can significantly affect the atmospheric circulation by strengthening the Siberian High,exciting the stationary Rossby wave train,and weakening the polar jet stream,which in turn induce the cooling in Eurasia.The temperature decreases by more than 1°C in response to the ice loss in the Atlantic sector and the cooling is less and more shifts southward in response to the ice loss in the Pacific sector.More interestingly,sea ice loss in the Atlantic and Pacific sectors together barely induces cold temperatures in Eurasia,suggesting the nonlinearity of the atmospheric response to the Arctic sea ice loss.     

基于噪声谱比法的福建台网观测台站的场地响应研究

应用噪声谱比法, 收集了福建台网观测台站记录的地脉动噪声数据, 计算分析了85个观测台站的场地响应． 根据场地响应曲线形态将福建台网观测台站分为4类, 并简要分析了影响台站场地响应结果的因素． 计算结果表明, 福建台网观测台站台基情况普遍较好, 在台站观测频带内场地响应曲线平坦, 大部分台站均没有明显的频率放大点． 本文采用H/V谱比法与Moya方法所获得的37个台站的场地响应结果基本一致, 仅有少数台站存在较大差异． 应用场地响应分析结果, 结合计算震级时所量取的周期, 对福建台网观测台站的单台震级校正值进行了估计, 并与统计方法获得的单台震级校正值进行了比对． 结果表明, 两种方法获得的台站震级校正值存在一定的相关性, 但由于考虑的影响因素不同, 具体的台站震级校正值尚存在差别．      

21世纪北半球中高纬度净初级生产力(NPP)变化及其与气候因子之间的关系

基于CMIP5模式模拟的净初级生产力(NPP), 对21世纪初期(2016-2035年), 中期(2046-2065年)和末期(2080-2099年)三种排放情景下(RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5)北半球中高纬度陆地NPP的时空变化进行了预估, 并结合气候因子分析了NPP的变化和气温、降水、辐射之间的关系. 结果表明: 相对于1986-2005年, 21世纪北半球中高纬度陆地NPP呈增加趋势, RCP8.5情景下NPP的增加比RCP2.6和RCP4.5情景下更为明显; 在季节变化上, 北半球中高纬度NPP也以增加为主, 且NPP在夏季, 尤其是6月增加最显著. NPP对气候变化的响应存在明显的区域差异性, 在中低排放情景下(RCP2.6、RCP4.5), 相对于1986-2005年, 21世纪北半球中高纬度地区温度显著影响的范围在逐渐缩小, 而辐射和降水显著影响的范围在扩大. 在高排放情景下(RCP8.5), 21世纪北半球中高纬度地区NPP的变化主要与温度有关.     

复杂场景下无水尺水位的影像水位反演智能检测方法

实现精细化水务管控和洪涝灾害预警,需要实时、准确感知水位突变事件。现有技术不能满足夜晚、雾霾、雨天、雪天、漂浮物遮挡及阴影等复杂恶劣环境下的水位识别需求。为此,本文提出一种融合改进YOLOv5与卡尔曼滤波原理的无水尺水位智能检测技术：(1)引入YOLOv5对水位线(水岸分界线)进行检测,并利用线性拟合方法获得实际水位线;(2)针对水位线在延伸方向无限大而在其法向无限小特点,提出强化中尺度特征的多层级特征融合方法改进原YOLOv5算法;(3)利用卡尔曼滤波引入水位历史信息作为先验知识,提高本技术对复杂恶劣环境的泛化性能;(4)将图像中事先标定的固定的标志物加入到深度学习网络中训练,根据标志位真实尺寸解算实际水位高程,实现无水尺检测方案。相关试验和实践表明,改进的YOLOv5更加轻量化;本文所述水位智能检测技术斜率准确性为97.3%,较原算法提高了2.4%;截距准确性为99.3%,较原算法提高了0.5%;在夜晚、雾霾、雨天、雪天、漂浮物遮挡及阴影等复杂恶劣环境下可以自动、准确识别出水位高程,误差小于0.1 m。     

地球系统模式FIO-ESM对北极海冰的模拟和预估

评估了地球系统模式FIO-ESM(First Institute of Oceanography-Earth System Model)基于CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5)的历史实验对北极海冰的模拟能力,分析了该模式基于CMIP5未来情景实验在不同典型浓度路径(RCPs,Representative Concentration Pathways)下对北极海冰的预估情况。通过与卫星观测的海冰覆盖范围资料相比,该模式能够很好地模拟出多年平均海冰覆盖范围的季节变化特征,模拟的气候态月平均海冰覆盖范围均在卫星观测值±15%范围以内。FIO-ESM能够较好地模拟1979-2005年期间北极海冰的衰减趋势,模拟衰减速度为每年减少2.24×104 km2,但仍小于观测衰减速度(每年减少4.72×104 km2)。特别值得注意的是:不同于其他模式所预估的海冰一直衰减,FIO-ESM对21世纪北极海冰预估在不同情景下呈现不同的变化趋势,在RCP2.6和RCP4.5情景下,北极海冰总体呈增加趋势,在RCP6情景下,北极海冰基本维持不变,而在RCP8.5情景下,北极海冰呈现继续衰减趋势。     

基于HTML 5的HeatMap Web专题地图研究

简要介绍了HTML 5技术和HeatMap的基本概念,从HTML 5技术出发,设计实现了一套基于HTML 5技术的HeatMap Web专题地图制作的API,这套API可与OpenStreet Map,Google Map,Baidu Map等主流Web地图平台方便地集成使用。最后进一步探讨了将HTML 5引入WebGIS地图系统的优势所在。     

FG5／240绝对重力仪成套设备的检定测量分析

详细介绍了FG5/240绝对重力仪的技术特点、测量原理和白家疃的试验观测,并就相配套的用于测量梯度的2台CG5相对重力仪(442、444)的检定项目和结果进行说明和分析,结果表明:2台CG5相对重力仪完全满足规范要求,FG5/240绝对重力仪的试验测量结果的标准偏差优于±2.0×10-8 ms-2,能够用于陆态网络工程任务中部分基准站的绝对重力测量。