Probabilistic Models for the Probability of Wave Breaking and Whitecap Coverage Based on Kinematic Breaking Criterion

More and more researches show that neither the critical downward acceleration nor the critical slope of water waves is a universal constant. On the contrary, they vary with particular wave conditions. This fact moders the models either for the probability of wave breaking B or for the whitecap coverage W based on these criteria difficult to apply. In this paper and the one which follows we seek to develop models for the prediction of both B and W based on the kinematical criterion. First, several joint probabihstic distribution functions (PDFs) of wave characteristics are derived, based on which the breaking properties B and W are estimated. The estimation is made on the assumption that a wave breaks ff the horizontal velocity of water particles at its crest exceeds the local wave celerity, and whitecapping occurs in regions of fluid where water particles travel faster than the waves. The consequent B and W depend on wave spectral moments of orders 0 to 4.Then the JONSWAP spectrum is used to represent the fetch-limited sea waves in deep water, so as to relate the probahility of wave breaking and the whitecap coverage with wind parameters. To this end, the time-averaging technique proposed by Glazman (1986) is applied to the estimation of the spectral moments involved, and furthermore, the theoretical models are compared with available observations collected from published literature. From the comparison, the averaging time scale is determined. The final models show that the probability of wave breaking as well as the whitecap coverage depends on the dimensionless fetch. The agreement between these models and the database is reasonable.     

空-谱融合的条件随机场高光谱影像分类方法

高光谱遥感数据具有光谱信息丰富、图谱合一的特点,目前已经广泛地应用在对地观测中。传统的高光谱分类模型大多过分依赖影像光谱信息,没有充分利用空间特征信息,这使得分类精度还有很大的提升空间。条件随机场是一种概率模型,能够较好地融合空间上下文信息,在高光谱影像分类中已经得到越来越多的关注,但大部分条件随机场模型存在超平滑的现象,会导致影像细节丢失。针对该问题,本文提出了一种优化融合影像空-谱信息的高分辨率/高光谱影像分类方法,该方法将影像的纹理信息与原始光谱信息进行融合,利用SVM分类器对其进行预分类,并将各类概率定义为一元势函数,以融合空间特征信息;然后将空间平滑项和局部类别标签成本项加入二元势函数中,以考虑空间背景信息,并保留各类别中的详细信息。最后,通过两组的高分辨率/高光谱影像数据进行试验。结果表明,与SVM算法、传统的条件随机场方法和面向对象的分类方法相比,本文提出的算法在整体分类精度上分别提高了10%、9%和8%以上,同时在保持地物边缘完整性、避免“同谱异物”与“同物异谱”的现象方面有较明显的优势。     

基于SVD和修正Z指数的汛期旱涝预测及其应用

利用奇异值分解(SVD)方法、500hPa高度场、太平洋海温场和降水资料,建立起汛期降水的预测方程;经过适应本地化的Z指数修正,将预测结果转化为旱涝等级;将SVD技术与修正的Z指数结合起来,实现旱涝的气候预测;将研究成果推广应用到气象、防汛抗旱部门。结果表明:1)影响江淮分水岭地区汛期降水的因子有5个,分别是太平洋地区2个,印度半岛附近2个,欧洲地区1个;2)理论上的Z指数等级不符合江淮分水岭地区的实际状况,因而必须对Z指数进行修正。经过修正后的各个旱涝等级的划分概率较为合理,说明Z指数的5级指标是可靠的;3)利用5个影响因子可以建立汛期降水量与影响因子之间的预报方程,在共计8年的旱涝滚动预测和实况检验中,等级相符的有7年,只有2003年的预测试验相差一个等级,5级的预测准确率达到87.5%;4)经过气象、防汛抗旱部门2008年的应用,旱涝等级的预测意见和实际基本吻合,说明预测技术的应用情况良好。     

旱涝灾害灾后经济损失评估模型及对策

在分析呼伦贝尔市旱涝灾害的基础上,为了更好地减轻其损失,建立了“历史相似综合评估”和“气候背景统计评估”两个旱涝灾害经济损失评估模型。经5年的业务应用,效果很好。可以投入辅助决策服务使用。     

中国历史极端干旱研究进展

中国现有抗旱相关法规、规划、标准和制度等均是按常态干旱考虑的,几乎没有考虑大范围、长历时极端干旱的问题。一旦发生类似崇祯大旱和光绪大旱等极端干旱,将对中国经济社会产生深刻影响。从历史旱涝序列重建、极端干旱事件复原和重演3个方面论述了相关研究进展,发现重建方面缺乏重建方法对比研究、重建序列时空分辨率较低等,复原方面缺乏干旱灾害双重属性的考虑等,重演方面缺乏对抗旱减灾能力以及全球气候变化的考虑等。对未来研究重点和实践需求进行了展望,指出需在不同重建方法交叉检验、高时空分辨率旱涝序列重建、基于自然灾害双重属性的历史极端干旱事件复原、历史极端干旱事件定量化重演和干旱巨灾风险应对战略等方面取得突破性进展。     

1999年全球重大气候事件概述

１９９９年,全球气候仍持续较常年偏暖。赤道中、东太平洋的强拉尼娜事件维持并发展,对全球特别是热带地区的气候产生了较明显的影响。欧洲、北冬季连续遭受暴风雪袭击,出现严寒天气,夏季又经受了高温热浪的袭击。全球许多地区暴雨频繁,亚洲南部、欧洲中部、北美南部、南美北部以及非洲的一些地区都遇到了严重的洪涝灾害;而北美中部、西亚等地却干旱少雨,发生了凡十年来最严重的旱灾。北美、南亚、澳大利亚东北部先后遭到罕见     

内蒙古马铃薯干旱风险区划

利用1979—2013年内蒙古73个旗县气象站资料、历史干旱资料、马铃薯产量数据和社会属性数据等,通过内蒙古中西部和东部地区全生育期的降水负距平百分率与相对气象产量二者建立的回归方程,结合农业干旱等级和降水距平百分率气象干旱等级国家标准,得到了马铃薯轻旱、中旱和重旱的等级指标,确定了干旱致灾因子的危险性,结合承灾体的脆弱性、孕灾环境的暴露性和地区的防灾减灾能力的评价指标体系,利用地理信息系统（GIS）的空间分析功能,对内蒙古马铃薯干旱风险进行评估与区划。研究结果表明:高风险区主要分布在鄂尔多斯市东北部、呼和浩特市南部和北部、乌兰察布市大部和锡林郭勒盟南部地区,所占面积比例为19.1%;中风险区主要分布在呼和浩特市部分地区、赤峰市中部和南部、通辽市西北部、兴安盟东北部、呼伦贝尔市北部地区,所占面积比例为20.1%;干旱较低风险区主要分布在赤峰市西部和北部、通辽市东南部、兴安盟西南部、呼伦贝尔市东南部地区,分布区域面积最大,所占比例为41.0%;低风险区主要分布在灌溉区域,包括河套灌区和辽河流域,所占面积比例为19.8%。     

2011年8月气候异常及成因分析

在总结2011年8月我国气候异常与大气环流特征的基础上,针对西南干旱和热带气旋活动偏少两大气候异常事件的成因进行了分析。结果表明：高度场偏高、西太平洋副热带高压偏强、夏季风偏弱和水汽条件较差等大气环流异常是导致高温干旱的主要原因;中部型拉尼娜事件的滞后影响和印度洋偏暖的影响是西南干旱的重要外强迫条件。南海对流活动偏弱,菲律宾以东季风槽位置偏北,热带气旋活动区域垂直风切偏大,西北太平洋副热带高压偏强等因素导致热带气旋活动偏少。     

贝叶斯判别方法在叠前反演数据解释中的应用

通过开展贝叶斯判别理论在叠前反演数据解释中的应用研究来提高储层预测的准确性。以岩石物理模拟、叠前反演处理和概率密度函数建立作为该技术的关键,基于贝叶斯理论利用测井和岩石物理模拟数据作为先验信息,利用反演成果作为基本数据估计不同岩相的分布概率。该技术充分利用概率和统计作为处理地质不确定性的工具定量解释繁多的叠前反演成果,用这种方法对岩相进行表征和识别,更加适合地质复杂性和多解性特点。火成岩储层预测中的应用表明,贝叶斯判别理论对储层含气性表征更加准确,解决了储层含气性预测难题。     

基于可靠度理论的滑坡稳定性及其影响因素分析

基于可靠度理论,利用Morgenstern-Price法、Ordinary法、Bishop法和Janbu法等4类极限平衡方法对台州市北水南调工程朱溪引水段Ⅷ号滑坡的稳定性进行了分析,设计了最不利组合、最有利组合、平均值组合的确定性分析方案,目的是为可靠度计算结果提供对比基准;设计了Monte-Carlo循环次数为5 000,50 000,500 000,5 000 000次等4种计算工况,岩土参数的概率分布函数为正态分布、三角形分布和均匀分布等3种情况,方差等于0.5,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0倍初始实验方差等6种计算方案,岩土参数间相关性在-1.0～1.0间按0.25等幅变化的9种情况。研究发现,循环次数仅对安全系极值有较大影响,对可靠度指标影响不大;分布函数和数据离散性均会对结果精度造成影响;参数相关性仅对失效概率造成较大影响。