新疆地区年平均风速数据非均一影响研究

利用惩罚最大F检验(The Penized Maximal F Test,PMFT),对新疆地区105个国家级气象站点建站至2014年逐年平均风速资料进行了均一性检验,并通过订正得出新疆地区年平均风速均一化数据集合;通过对订正后数据与原始数据进行对比评估,讨论数据非均一性对新疆风速的影响,研究结论得出:(1)在95%的显著性水平下,检验出所有待检站点均出现非均一间断点,共计151个;(2)元数据中记录的人为影响因素,超过1/3对年平均风速序列产生了非均一影响,其中仪器换型对年平均风速序列影响最为显著,其次为环境变化;(3)仪器换型和站址迁移对年平均风速的非均一影响与台站风力大小成正比,其它人为因素对年平均风速的影响与台站风力大小成反比;(4)订正后,数据时间序列的均一性得到改善,数据序列明显的趋势拐点趋于缓和,下降趋势普遍增强,数据可用性进一步改善。     

多波束测量的精度控制与规范指标

分析多波束测量、辅助测量的数据精度,研究其对成果水深的影响程度,结合《海道测量规范》与《多波束水深测量技术规定》中的测量等级指标,以及IHO规范中对水深不确定度的定义和传播结构的介绍,建立数学模型反解出符合规范的作业环境与辅助测量数据的等级指标,提出明确的多波束测量作业精度控制的技术指标,为测量数据的质量监控建立更全面的评价标准。     

基于船位监控系统的拖网捕捞努力量提取方法研究

为了基于船位监控系统提取拖网捕捞努力量,通过统计航速获得3个峰值,拖网作业在第2个峰值,即1~2.1 m/s,拖网作业航向差一般在–50°~50°。利用航速、航向差阈值设定,把拖网船状态划分为慢速、作业、航行,然后提取出捕捞作业状态点,1 423艘拖网船共提取到处于捕捞状态的点318 433个,合计拖网捕捞时间15 921 h,利用反距离加权插值法生成捕捞强度分布变化趋势图。捕捞努力量在渔业资源研究中是重要的参考值之一,与传统的捕捞努力量计算方法相比,该方法具有实时、大范围、快速、分辨率高的特点,能够用于辅助渔业资源保护。     

Interactive discovery of sequential patterns in time series of wind data

Wind speed and direction vary over space and time due to the interactions between different pressures and temperature gradients within the atmospheric layers. Near the earth’s surface, these interactions are modulated by topography and artificial structures. Hence, characterizing wind behaviour over large areas and long periods is a complex but essential task for various energy-related applications. In this study, we present a novel approach to discover wind patterns by integrating sequential pattern mining and interactive visualization techniques. The approach relies on the use of the Linear time Closed pattern Miner sequence algorithm in conjunction with a time sliding window that allows the discovery of all sequential patterns present in the data. These patterns are then visualized using integrated 2D and 3D coordinated multiple views and visually explored to gain insight into the characteristics of the wind from a spatial, temporal and attribute (type of wind pattern) point of view. This proposed approach is used to analyse 10 years of hourly wind speed and direction data for 29 weather stations in the Netherlands. The results show that there are 15 main sequential patterns in the data. The spatial task shows that weather stations located in the same region do not necessarily experience similar wind pattern. For within the selected time interval, similar wind patterns can be observed in different stations and in the same station at different times of occurrence. The attribute task discovered that the repetitive occurrences of chosen pattern indicate as regular wind behaviour at different weather stations that persisted continuously over time. The results of these tasks show that the proposed interactive discovery facilitates the understanding of wind dynamics in space and time.     

西秦岭上白垩统红层空间分布及其对青藏高原东北缘隆升的地质约束

通过对西秦岭上白垩统红层地层基本沉积特征的研究和空间高程分布的定量化分析,讨论了西秦岭晚白垩世时期可能的构造地貌状态及西秦岭新生代以来地壳隆升的空间变化规律。取得如下认识:1根据西秦岭上白垩统底部洪积-冲积砾岩层之上普遍存在一套厚度不等的具有风成砂岩特征的红色中细粒砂岩和上部出现以泥岩、泥质粉砂岩为主的湖相沉积,结合现今多分布在不同水系分水岭之上,以及西秦岭中部宕昌-岷县-临潭断裂带两侧上白垩统红层地层顶面高程和底部角度不整合面高程没有显著差异分析,认为西秦岭无论在晚白垩之前经历了何种构造过程,晚白垩世具有整体稳定的泛沙漠-湖盆的古构造地貌状态,且断裂带不具备控制上白垩统沉积的构造边界性质;2现今离散型分布在西秦岭的上白垩统沉积地层反映的原型盆地不是孤立的、受区域断裂控制的山间盆地,而是统一的泛沙漠-内陆湖盆,现今的离散型分布是新生代以来地壳不均匀隆升和侵蚀的结果;3西秦岭上白垩统底部的角度不整合面产状,虽然由于后期构造变动呈非完全水平状态,但总体产状平缓。从大区域尺度分析,可以近似看做原始近水平的古地貌面。通过对该角度不整合面高程信息提取和模拟分析,结果表明,其高程分布具有从南西到北东、从北西到南东逐渐降低,穿越区域断裂带没有显著梯度变化,指示了西秦岭新生代以来的隆升具有整体性和隆升幅度呈连续梯度变化的特征。这可能指示了西秦岭新生代以来的地壳隆升机制主要不是上地壳挤压逆冲缩短,而是在印度板块-欧亚板块碰撞汇聚的动力学背景下,下地壳或上地幔自西南向北东连续流变逐渐增厚,造成了青藏高原东北缘呈向北东突出的弧形扩展隆升。     

西藏加查拉岗村巨型古滑坡发育特征与形成机理研究

青藏高原地质构造活跃,内外动力作用强烈,加之气候异常变化,区内大型滑坡发育。以雅鲁藏布江断裂附近新发现的拉岗村古滑坡为研究对象,在现场调查、槽探揭露、地质测年和工程地质分析等基础上,对其发育特征及成因机制进行了分析研究。研究表明,(1)拉岗村滑坡属巨型岩质滑坡,体积达3.6×107 m3,最大水平滑动距离约3050m,滑坡后壁与堆积体前缘高差达965m,最大运动速率达78.1m/s,具明显高速远程特征;(2)受冷冻风化和冰体"楔劈"作用影响,滑坡后部岩体崩裂,全新世以来气候变化冰川逐渐消退,融雪降水入渗加剧劣化岩体结构,降低岩体强度;(3)根据14 C和10Be测年结果,拉岗村古滑坡形成于距今4140~9675a,沿雅鲁藏布江断裂发生的强震可能是该滑坡的直接诱因,岩体受到地震抛掷力作用,原有节理裂隙和新生破裂面发生张剪-拉裂破坏迅速贯通,首先沿断裂附近碎裂结构岩体发生破坏,上部岩体随之失稳并高速下滑。该研究可为认识青藏高原断裂带内大型古滑坡的形成机理提供借鉴。     

江西省山地风场风速订正方法研究

利用气象站、探空及NASA再分析资料,对江西省4县山地风场的12座测风塔风速进行订正研究。研究结果表明:测风塔与气象站风速数据相关性较低,相关系数一般远小于0.45;测风塔与探空资料的风速相关系数可达到0.6以上,最高可达到0.8;NASA再分析资料可以作为江西山地风场风速订正参证数据,其与测风塔风速数据相关性较高,相关系数可达到0.54～0.77,大多数测风塔相关系数可达0.7左右。海拔高度小于1000 m的测风塔与NASA 50 m风速的相关系数明显高于其与NASA 850 hPa风速的相关系数,高度为1000—1200 m的测风塔与NASA 50 m风速和与NASA 850 hPa风速的相关系数相差不明显,高度大于1200 m的测风塔与NASA 850 hPa风速的相关系数明显大于其与NASA 50 m风速的相关系数。比值法订正效果略好于线性回归法的,订正后的风功率密度总体偏大。     

中国中部典型高山气象站风速的均一性检验及其变化特点

采用二相回归方法并结合台站历史沿革信息,在对中国中部典型高山站南岳和庐山1960-2017年平均风速资料进行均一性检验和订正的基础上,分析其变化特征及其与周边低海拔台站的差异,并利用NCEP/NCAR再分析风速资料对其差异进行验证。结果表明：南岳站平均风速序列存在一个由测风仪器变更而导致的非均一点,而庐山站不存在非均一点;南岳和庐山年及四季平均风速均显著高于周边台站,且高山站以春季和夏季风速最大,而低海拔台站各季节风速差异较小;近58 a高山站及周边低海拔台站的年及四季平均风速均呈显著的减小趋势,但高山站的减小速率显著高于低海拔台站;同区域NCEP/NCAR的1000 hPa和850 hPa平均风速变化的差异与高山站和低海拔台站的差异基本一致,说明中低空和地面风速的这种差异在中国中部地区具有一定的普遍性。     

京津冀地区低层局地大气环流的气候特征研究

本文采用2007-2016年的中尺度数值模拟结果和15个地面气象站观测资料,定义了局地风场表征风速,研究京津冀平原地区局地大气环流日变化的气候特征,并对区域大气污染及其输送的影响进行分析。此外,对2016年12月30日至2017年1月7日北京地区跨年大气重污染过程进行了个例分析。得到结论:京津冀平原地区低空风场变化是天气系统与局地大气环流共同作用的结果,山谷风环流致使太行山和燕山沿线平原地区大气边界层内的长年主导风向为偏北和偏南;太行山和燕山沿线地区山谷风环流本身呈顺时针旋转的日变化特征,夜间至早晨谷风转向山风,午后至夜间山风转向谷风;在午后谷风向山风转向期间,容易形成沿太行山东麓和燕山南麓、自南向东北的"弓形"气流输送通道,此气流输送通道在1月于21时左右形成,持续时间大约3 h,在7月于18时左右形成,持续时间可达9 h;冬季午后至晚间盛行谷风时,受山体的阻挡,污染物容易在山前累积,导致污染浓度增高;夏季同样的情况会发生在后半夜。     

基于偏最小二乘回归的区域换式风速预报订正技术研究

利用偏最小二乘回归技术,将预报产品作为自变量,相应的自动气象站观测资料作为因变量,对2013-2016年冬季浙江省中尺度区域模式预报近地面风速进行订正和评估。所选956站中多数站点风速订正后有所改善,通过定量分析可知浙江西部地区整体改善效果最好,其中效果明显站点占91.7%;中部地区改善效果明显站点占86.5%;东部沿海地区改善效果略差,明显改善的站点占67%。各地级市整体表现均不错,除舟山地区为49.9%外,其他地区风速改善比例均超过50%。选取2017年1月20日浙江东北地区沿海大风过程分析发现订正后的风速与观测风速更为接近,在定海大岛站点(靠里)中表现尤为明显,订正后的结果具有显著参考价值。