WRF模式对乌鲁木齐机场一次冻雾天气的数值预报对比试验分析

利用WRF模式和GFS资料对2016年11月28—29日乌鲁木齐机场一次冻雾天气过程进行预报,针对不同微物理过程、近地层、陆面过程、边界层等方案设计了13个预报方案组合,并将预报结果与观测资料进行对比分析发现,此次冻雾过程预报中,模式对陆面过程、近地层、边界层等参数化方案组合较为敏感,最优方案组合微物理过程为WDM6、近地层方案为QNSE,陆面过程方案为Noah,边界层方案QNSE。以最优的方案组合预报结果对此次冻雾进行分析,发现利用模式预报的环流形势、层结条件、温湿条件、混合条件等能够很好的判断出此次冻雾过程。就此个例而言,WRF模式预报的机场上空稳定层的变化,湿层结构、风场的水平和垂直结构等,对冻雾的生消以及冻雾过程中的能见度变化有一定的指示意义。     

均方误差意义下的正则化参数二次优化方法

Tikhonov正则化法是大地测量中应用最为广泛的病态问题解算方法之一。影响正则化法解算效果的重要因素是正则化参数,然而,最优正则化参数的确定一直是正则化解算的难题,如L曲线法确定的正则化参数具有稳定性好、可靠性高的优点,但存在过度平滑问题,导致正则化法对模型参数估值精度改善较小。本文从均方误差角度分析了正则化参数对模型参数估计质量的影响。基于奇异值分解技术,提出了由模型参数投影值分块计算均方误差的方法,避免了均方误差迭代计算,并基于均方误差最小准则给出了正则化参数优化方法,实现了对L曲线正则化参数的优化。数值模拟试验与PolInSAR植被高反演试验结果表明,正则化参数优化方法有效改善了正则化法解算效果,提高了模型参数估计精度。     

始新世大洋环流模拟的模式依赖性

随着模式的复杂化和多元化发展, 国际上不仅组织了现代气候模拟的模式比较计划, 也开展了古气候模拟的比较计划。在模式比较计划中, 如何有效处理模式间的差异和剔除模式依赖性已成为重要问题。本项研究基于国际深时多模式比较计划(DeepMIP)中的始新世大洋环流模拟结果, 选取pCO₂倍增试验、模式参数化、古地理边界条件这3个案例, 深入分析模式依赖性如何影响古气候模拟结果和模式之间差异性, 归纳和总结古气候模拟研究中模式依赖性产生的可能原因。结果显示, 部分模式的关键变量对驱动因子响应过于敏感、模式参数化方案过于简单、模式中对古地理边界条件表达的欠准确性均可导致模式依赖性的产生以及模式之间显著差异。这表明在分析数值模式结果时, 需要参考多模式结果, 并特别关注模拟结果变化的各个环节, 从而减少模式依赖性的干扰, 增加模拟结果的准确性, 以便于更加准确认识气候环境演变过程。

     

L1范数约束被动源数据稀疏反演一次波估计

对于被动源地震数据,运用常规的互相关算法得到的虚拟炮记录中,不仅含有一次波反射信息,还包括了表面相关多次波.然而,通过传统的被动源数据稀疏反演一次波估计(EPSI)方法,可以求得只含有一次波,不含表面相关多次波的虚拟炮记录.本文改进了传统的被动源数据稀疏反演一次波估计问题的求解方法,将被动源稀疏反演一次波估计求解问题转化为双凸L1范数约束的最优化求解问题,避免了在传统的稀疏反演一次波估计过程中用时窗防止反演陷入局部最优化的情况.在L1范数约束最优化的求解过程中,又结合了2D Curvelet变换和小波变换,在2D Curvelet-wavelet域中,数据变得更加稀疏,从而使求得的结果更加准确,成像质量得到了改善.通过简单模型和复杂模型,验证了本文提出方法的有效性.     

基于谱反演方法的叠后纵波阻抗反演

提出一种基于谱反演方法的叠后地震数据纵波阻抗反演算法,用于提高地震反演精度。谱反演在地震高分辨率和反射系数反演中应用广泛,其基于反射系数的奇偶分解,能降低薄层之间的调谐效应,使反演数据体的分辨率得以提高,而由反射系数计算纵波阻抗的过程不适定,分步进行纵波阻抗反演会引入较大的累积误差。本研究提出基于谱反演方法的叠后纵波阻抗反演算法,引入TV正则化约束目标方程,通过迭代求解,可直接得到相对阻抗,然后同预先建立的低频模型进行频率域融合得到绝对阻抗。模型和实际数据说明,相比基于稀疏脉冲反褶积的阻抗反演,本文提出的方法反演分辨率较高,更有利于后续储层预测等研究的开展。     

近40年甘南草原生命地带偏移趋势及干湿变化

利用Holdridge生命地带系统对1971—2010年甘南草原的Holdridge生命地带偏移趋势及干湿变化进行分析,发现甘南草原目前仍属于青藏高原高寒植被地区的亚高山高寒草甸生命地带,但由于甘南草原生物温度明显升高,甘南草原南部和北部降水量呈现不同的变化趋势,位于青藏高原边坡地带的甘南草原的Holdridge生命地带距平均中心的偏移趋势逐年增大,甘南草原生态系统的稳定性在减弱;甘南草原潜在蒸散率以0.02/10 a~0.03/10 a趋势上升,其中以玛曲上升最明显,达0.03/10 a;20世纪90年代后,甘南草原呈明显的暖干化趋势,其中以位于南部的碌曲、玛曲变化最为明显,碌曲已由极湿润区转变为湿润区;玛曲有从极湿润区向湿润区过渡的趋势。影响甘南草原潜在蒸散率上升的主要气候因子是温度,其次为降水和空气湿度,温度上升是甘南草原暖干化的主要原因。     

乌鲁木齐逐月气温资料均一化检验和订正

选用1951-2008年乌鲁木齐市气象站逐月最高、最低及平均气温资料,用标准正态检验（SNHT）方法对逐月气温资料序列进行均一化检验,并选用差值法对因迁站引起的断点资料进行订正,检验结果显示,月气温序列断点所在的年份与年序列中检验出的断点基本相对应,即气温资料均在迁站距离较远的1975年产生了断点;各月的检验结果存在一定的差异,5-9月气温较高的月份资料受迁站的影响较大,而且产生了断点,并通过了0.05的显著性水平。用不同的权重比例对月序列进行订正,并选择累积距平方法对5-9月气温序列订正前后的变化趋势作了比较分析,发现订正前后趋势确有较显著的变化。     

正则化滤波在反演地表光谱反照率中的应用

利用有限的卫星观测数据,通过反演地物二向性反射分布函数(BRDF)模型提取复杂地表的真实信息,是一个不适定的地球科学反演问题。为了克服离散不适定性带来的困难,在分析引起模型解不稳定的原因和数据误差传递机制的基础上,使用构建滤波函数的方法实现BRDF模型的正则化约束反演。实验结果表明,正则化滤波算法与MODIS AMBRALS算法精度相当,完全适用于具有充足观测和稀疏观测情况下的地物参数反演。     

基于孢粉组合定量重建古植物多样性的方法与进展

过去植物多样性变化历史及其与气候、人类活动的关系,可以作为现今植物多样性格局及其趋势预测的相似型,并为植被多样性恢复策略的制定提供历史参考。目前,国内外古生态学者在孢粉多样性现代过程与基于化石孢粉组合的植物多样性长期变化等方面开展了大量研究。针对孢粉多样性分析所面对的来自孢粉鉴定精度、传播方式、源区范围与植被代表性、不同传播方式与沉积过程等诸多限制因素的影响,文章综述了古植物多样性定量重建常用的孢粉多样性指标和方法,如孢粉种类数与孢粉丰富度、均匀度、Simpson多样性指数和Shannon-Wiener多样性指数等;并结合现代过程与重建案例分析了不同方法存在的问题与校正方案。指出今后的研究需要注意提高孢粉鉴定精度与形态分类标准的一致性;进一步构建能够融入现代宏观生态学研究的孢粉β多样性与功能多样性等方法;同时加强不同尺度的孢粉多样性现代过程研究,校正孢粉多样性与植物多样性的定量关系,合理剔除不同传播方式与沉积过程等的影响,从而提高古植物多样性定量重建的准确性。

     

基于风化剥落深度的衢州古城墙小西门岩石砌块和蛎灰勾缝条长期抗风化能力研究

不同岩石在相同风化环境条件下的抗风化能力不同。如何评定岩石的抗风化能力是近年来人们十分关注的研究课题之一,因为它对岩石风化机理分析和石质文物长期保护研究有着重要的科学价值。位于浙江省衢州市的古城墙小西门建于明代晚期。小西门城墙的岩石砌块有多种岩性,它们之间的风化剥落深度相差较大。利用三维激光扫描仪测量了小西门某特定研究区中包含多种岩性的岩石砌块的风化剥落深度,并以此来评定不同岩性岩石的长期抗风化能力,以给出相应的排序。在现场还发现,与所研究的多数岩石砌块相比,被古人用作为古城墙各砌块之间勾缝的黏合材料蛎灰的抗风化能力更强。