开封市Spot5全色波段与多光谱影像融合评价

以Spot5全色波段与多光谱波段为例,用PCA、Brovey、IHS等三种像素级融合方法对其进行融合研究。分别运用灰度均值、相关系数、平均梯度等三个传统的指标在影像亮度、光谱保真度以及高频信息融入度三个方面对其评价。最后综合这些指标在信息量以及融合指数方面对融合影像进行综合评价,从而建立一套完整的影像评价体系。     

Numerical Simulation of Macro- and Micro-structures of Intense Convective Clouds with a Spectral Bin Microphysics Model

By use of a three-dimensional compressible non-hydrostatic convective cloud model with detailed microphysics featuring spectral bins of cloud condensation nuclei (CCN), liquid droplets, ice crystals, snow and graupel particles, the spatial and temporal distributions of hydrometeors in a supercell observed by the (Severe Thunderstorm Electrification and Precipitation Study) STEPS triple-radar network are simulated and analyzed. The bin model is also employed to study the effect of CCN concentration on the evolution characteristics of the supercell. It is found that the CCN concentration not only affects the concentration and spectral distribution of water droplets, but also influences the characteristics of ice crystals and graupel particles. With a larger number of CCN, more water droplets and ice crystals are produced and the growth of graupel is restrained. With a small quantity of CCN the production of large size water droplets are promoted by initially small concentrations of water droplets and ice crystals, leading to earlier formation of small size graupel and restraining the recycling growth of graupel, and thus inhibiting the formation of large size graupel (or small size hail). It can be concluded that both the macroscopic airflow and microphysical processes influence the formation and growth of large size graupel (or small size hail). In regions with heavy pollution, a high concentration of CCN may restrain the formation of graupel and hail, and in extremely clean regions, excessively low concentrations of CCN may also limit the formation of large size graupel (hail).     

垂直切变基流中的非平衡不稳定

采用计算横波型扰动波谱和谱函数的方法,研究了当基本气流具有垂直线性切变、层结参数为常值时横波型扰动的不稳定,给出了不稳定扰动的结构,讨论了不稳定的性质。发现：对于三支波动连续谱区互不重叠的天气尺度情况,若此时出现不稳定扰动,其性质属于纯涡旋波的准地转不稳定,与Eady模态类似,是Rossby波的斜压不稳定;在中 尺度中高端,其不稳定性质仍是纯涡旋波的不稳定,即准平衡的斜压不稳定;在中 尺度低端则出现了第一类混合波的非平衡不稳定,包括涡旋-逆传重力惯性混合波的不稳定和涡旋-顺传重力惯性混合波的不稳定,前者低层体现了涡旋波的特点,高层体现了重力惯性波的特点,后者反之;在中 尺度波段,若存在不稳定则均为非平衡的涡旋-重力惯性混合波不稳定,其包括第一类和第二类混合波的不稳定,后者低层体现重力惯性波的特点,中层体现涡旋波的特点,高层则又体现了重力惯性波的特点。     

大气横波型扰动连续谱的结构

采用数值方法计算了当基本气流有垂直线性切变、 层结参数为常值时横波型扰动的谱点和谱函数, 并将数值计算的结果与理论分析作了对照和讨论。当三支波动连续谱区相互不重叠时该计算结果与理论分析完全一致, 但当发生连续谱区重叠时则须采用谱函数重组的方法来得到连续谱的结构。重组的基本原则是在波谱重叠区对计算得到的谱函数作预处理后, 再对频率相邻的谱点和谱函数进行滑动平均, 并将该滑动平均后的结果作为重组后的谱点和谱函数。分析该重组后的谱函数可知, 此时扰动结构呈现涡旋－重力惯性混合波的形式, 出现了新波型。在连续谱三波重叠区域, 该混合波的谱函数在对流层中层有涡旋波的临界层并体现了涡旋波的性质, 在对流层的上、 下层则分别有顺、 逆传重力惯性波的临界层并体现了重力惯性波的性质。     

巢湖浮游植物叶绿素含量与反射光谱特征的关系

利用高光谱地物光谱仪在巢湖进行了反射光谱测量和同步水质采样分析。在分析巢湖水体反射光谱特征的基础上,通过研究水体光谱反射率与叶绿素浓度之间的关系,利用反射率比值法和一阶微分法分别建立了叶绿素a的遥感定量模型。结果表明反射率比值R705nm/R680nm和690nm反射率的一阶微分均与叶绿素a浓度有较好的相关性,且用反射率比值法估算叶绿素a效果较好。     

基于反射光谱的太湖北部叶绿素a浓度定量估算

利用地物光谱仪研究了太湖水体的反射光谱特征与叶绿素a浓度之间的定量关系,结果表明太湖水体的叶绿素a浓度可以用720 nm附近的反射率估算,同时也可以用806 nm和571 nm两个波段的反射率比值来估算,前者建立的估算模型具有较好的通用性,而后者只能较好的估算<10μg/L的叶绿素a浓度;通过对光谱微分的分析,发现叶绿素a浓度与690 nm附近的一阶微分和702 nm附近的二阶微分相关性最好,但基于反射光谱一阶微分的叶绿素a浓度估算模型,并没有显著的提高太湖叶绿素a浓度的估测精度,二阶微分后的估测精度好于一阶微分,但其估测精度仍没有利用720 nm反射光谱的反演模型高．太湖水体的叶绿素a浓度可以利用720 nm附近的反射光谱有效地估算．     

频谱分解在碳酸盐岩储层中的应用研究

本文详细描述了频谱分解技术的原理和方法,利用模型正演模拟分析缝洞储层,对缝洞尺度和裂隙密度变化频谱特征进行分析和总结,得出溶洞尺度、裂缝密度与最大振幅谱呈同向变化趋势,与最大振幅谱对应频率呈反向变化趋势.实际地质资料的应用结果表明该结论对碳酸盐岩缝洞的认识较为有效,而为进一步的碳酸盐岩缝洞型储层研究提供了有效的方法途径.     

利用Ka波段毫米波雷达功率谱反演云降水大气垂直速度和雨滴谱分布研究

利用中国气象科学研究院2016年华南云降水试验中Ka波段毫米波雷达探测一次层状云降水过程,开展了云内大气垂直速度和雨滴谱的反演研究,并与地面激光雨滴谱仪和微降水雷达的测量雨滴谱结果进行对比分析。首先,采用小粒子示踪法从功率谱密度中反演大气垂直速度以得到静止空气条件下的功率谱密度,进而利用粒子下落末速度-粒子直径关系反演出雨滴谱,最后进行标准化的Gamma分布拟合。研究表明:(1)云降水从零度层到地面1 km,主要由下沉气流主导,近地面大气浮游粒子和直流干扰造成的晴空杂波会影响雷达的功率谱分布;受动态范围限制,回波强度过饱和现象会影响近地面大气垂直速度的反演结果;(2)毫米波雷达CR、微雨雷达MRR和地面雨滴谱仪测量回波强度存在一定差异,MRR相较于CR与地面雨滴谱仪测量偏差较小;在稳定降水时CR和MRR功率谱密度对比较为一致;(3) CR和MRR反演雨滴谱对比实验中,雨滴谱反演对大气垂直速度十分敏感,大气垂直速度的变化,会使CR反演雨滴谱随着高度增加数浓度量级变大、粒子平均半径变小。CR反演的雨滴谱与M RR反演结果基本一致,验证了CR功率谱反演雨滴谱方法的可靠性;(4) CR与地面雨滴谱仪雨滴谱拟合参数的对比表明,CR大气垂直反演的雨滴谱与地面雨滴谱相比粒子平均直径Dm较小,数浓度则较为一致。     

近百年东亚季风长期变化中主周期振荡的奇异谱分析

运用海平面气压场资料，计算１８７３—１９９０年的东亚冬、夏季风强度指数，并利用奇异谱分析方法（ＳＳＡ）对这百年的东亚季风长期变化的周期活动进行了研究。研究表明：东亚冬、夏季风都存在准２ａ（ＱＢＯ）、３—６ａ（ＬＦＯ）的年际振荡，１６—１８ａ（ＩＤＯ）的年代际振荡和长期变化趋势。各振荡分量都具有年代际的差别，这种特征ＱＢＯ表现得最典型。冬季风的ＱＢＯ在１９２０年代前振幅较小，且大约呈现１２ａ的大振幅和６ａ的小振幅波状的周期变化；夏季风的ＱＢＯ振幅变化与冬季风相反，且大约呈现６ａ的大振幅和３ａ的小振幅波状的周期变化。夏季风中的年代际变化影响较小。     

鄂尔多斯块体Lg尾波衰减及其分布图像

利用32个地震台站记录到的19次地震事件共487条垂直方向数字化波形记录,采用单台记录叠加频谱比法(SSR法)计算得到了每条地震记录在0.6～10Hz范围内共51个频率点的Lg尾波Q值,并统计得到了鄂尔多斯块体Lg尾波衰减的频率依赖关系.同时,利用遗传算法计算得到了鄂尔多斯块体Lg尾波在频率为1Hz处的衰减(Q0)值、频率依赖指数(η)值的空间分布,并计算了其误差的空间分布,讨论了成像分辨率.结果表明,鄂尔多斯块体虽然是一个稳定构造地区,但其Lg尾波Q0值低于加拿大地盾、西伯利亚地台的Q0值,其η值大于加拿大地盾、西伯利亚地台的结果,且其Q0值、η值具有横向不均匀性的特征.Q0值的空间分布与地震活动、地热流值分布具有较好的一致性.