基于GNSS的再分析资料对流层延迟精度评估

对流层延迟对导航定位精度有着重要的影响,而再分析资料提供的高精度气象参数计算的对流层延迟可应用于定位过程中以提升定位精度.本文针对三种再分析资料计算的对流层延迟进行精度评估,并将其应用在精密单点定位中,分析其对定位精度的影响.首先,利用2020年全球范围内125个IGS (International GNSS Service)站的对流层天顶总延迟(Zenith Total Delay,ZTD)作为真值对三种再分析资料(ERA5、MERRA2、CRA40)计算的ZTD进行了精度评估,并分析其时空分布特性.研究结果表明：ERA5-ZTD的均方根误差(RMS)最小(12.1 mm),其次为CRA40-ZTD (15.8 mm)和MERRA2-ZTD (16.9 mm),整体上ERA5-ZTD的精度最高;据所选的IGS站点的比较结果发现赤道平均偏差(BIAS)呈现负值,在中高纬度地区CRA40的精度优于MERRA2,在低纬度地区则相反,而ERA5在各纬度平均精度均为最优;当考虑季节因素时,三者计算的ZTD-RMS在夏秋季较大,其中ERA5的RMS季节变化最稳定.之后还利用180个探空站点对三者计算的ZTD、天顶干延迟(Zenith Hydrostatic Delay,ZHD)、天顶湿延迟(Zenith Wet Delay,ZWD)进行了进一步精度评估,ERA5、MERRA2、CRA40的年均ZTD-RMS分别为13.2,18.7,14.9 mm.而年均ZHD-RMS分别为8.2,8.5,8.2 mm,差异较小,年均ZWD-RMS分别为9.3,14.6,11.6 mm,变化较大.最后,使用ERA5、MERRA2、CRA40计算的ZTD进行精密单点定位实验,结果显示,相对于Saastamoinen模型,其在N方向分别提升了59%、56%、47%、E方向提升了51%、47%、41%、U方向提升了81%、78%、75%.总体而言,ERA5对流层延迟精度在各方面表现均为最优.

     

能谱CT成像在恶性肺结节大小与血含量相关性研究中的应用价值

目的:运用宝石能谱CT和GSI浏览器,研究肺癌患者结节大小与血含量的相关性。方法:收集2014年8月至2015年6月在中国医科大学附属第一医院经临床病理证实为肺癌的40例患者,46个结节。按结节大小分为三组:直径≤2cm的16例、>2cm~3cm的15例、>3cm的15例。行能谱CT、GSI模式双期扫描,获得能谱系列成像,在肿瘤最大层面测量不同大小结节之间的平均CT值、平均水密度值和平均碘密度值,分别对上述参数进行独立样本单因素方差分析及相关性分析。结果:在能谱模式双期扫描中随着结节体积增大平均碘密度明显降低,直径为≤2cm、>2cm~3cm、>3cm结节平均碘密度在动脉期分别为(17.45±4.56)、(12.05±4.89)、(10.31±5.76)(100μg/cm³),在静脉期分别为(18.32±3.59)、(14.05±4.13)、(12.82±4.58)(100μg/cm³),直径≤2cm的结节与另外两组差异均有统计学意义(P<0.05)。在能谱模式双期扫描中三组之间的平均CT值和平均水密度没有统计学差异(P>0.05)。平均水密度和平均CT值都受肿块里的气体含量影响,但是平均碘密度不受影响,GGN与实性结节在动脉期平均CT值与平均水密度分别为(-323.83±220.27)、(43.63±15.02)HU,(638.47±227.07)、(1017.27±15.23)(100μg/cm³)。GGN的平均CT值和平均水密度与实性结节相比明显降低,并且有明显统计学差异(P<0.05),两者之间动脉期碘密度分别为(12.86±5.92)、(12.70±4.28)(100μg/cm³)没有明显统计学差异。结论:宝石能谱CT可对肺内结节血含量进行定量分析,随着结节体积增大,平均碘密度逐渐降低。平均水密度与平均CT值明显相关,而平均碘密度与平均CT值无明显相关性,运用平均碘密度表示肿块血含量比CT值更准确。     

双能CT肺灌注成像与多层螺旋CT肺动脉造影联合应用对肺栓塞的诊断价值

目的:探讨双源CT双能量肺灌注成像 (DEPI) 与肺动脉造影 (CTPA) 相结合对肺栓塞患者的诊断价值。方法:对50例临床怀疑肺栓塞患者进行CT双能量肺灌注成像。采用Lung PBV软件进行数据后处理, 可以得到DEPI、CTPA以及两者的融合图像。通过DEPI、CTPA及两者联合检测三种方法, 对肺叶、肺段及亚段水平肺栓塞诊断结果分别进行两两比较的χ²检验, 分析其结果差异有无统计学意义。结果:通过χ²检验发现, 在肺叶水平, DEPI、CTPA及两者联合诊断肺栓塞结果差异均无统计学意义 (P＞0.05) ;在肺段及亚段水平, 三种方法比较均有统计学意义 (P＜0.05) , 尤其在亚段水平联合诊断提高了对孤立亚段肺栓塞的检出率。结论:通过将功能性的DEPI与解剖性的CTPA相结合应用既提高了诊断肺栓塞的敏感度, 又保留了较高的特异度, 对早期准确诊断肺栓塞有重要作用, 有助于指导临床及时治疗及预后评估。     

四川省CLDAS和ECMWF再分析数据风速产品评估

利用2019年1月1日00时～12月31日23时(世界时)四川156个国家站和1768个区域站的观测数据,评估全国智能网格实况分析产品(CLDAS)和ECMWF再分析数据(ERA5-Land)的10m风产品。采用双线性插值方法,将两种分析产品插值到气象站点,与观测值对比,通过平均误差,平均绝对误差,均方根误差和相关系数等指标对以上两种产品进行评估比较。结果表明：两种分析产品对于四川省国家站和高原地区区域站风速都以低估为主,但盆地区域站高估。风速在高原地区所有评估指标都比盆地内差,高原地区需谨慎使用格点风产品。CLDAS对于国家站的各项评估指标都优于ERA5-Land。两种产品与区域站的平均误差,平均绝对误差,均方根误差结果整体相近,但CLDAS对非独立区域站的误差相对更小。ERA5-Land相关性较差,与四川地区实际观测的地面风速变化趋势相反, 不适用于四川。     

动态500排联合ASiR技术对肝脏肿瘤CT灌注成像参数的影响

目的:探讨具有自适应统计迭代重建(ASi R)平台的动态500排容积螺旋穿梭技术(VHS)对肝脏肿瘤CT灌注成像参数的影响。方法:28例确诊肝脏肿瘤患者行动态首次通过法CT灌注成像检查,所得原始数据采用滤波反投影(FBP)法进行重建(重建层厚2.5 mm),测量二组图像腹主动脉CT值、噪声及肝脏肿瘤灌注参数,包括表面通透性(PS)、平均通过时间(MTT)、肝血流量(BF)、肝血容量(BV),采用Wilcoxon符号秩和检验分析两种重建算法所测量的各项灌注参数值的差异。由两名放射科医师对2组图像质量进行主观评价。结果:40% ASi R与FBP和重建算法比较:腹主动脉CT值分别为(58.33±9.19)和(58.78±9.30) HU,差异无统计学意义(P=0.258);40% ASi R组图像噪声(10.9±1.49)明显低于FBP组(13.20±1.65),差异有统计学意义(P<0.01);两种重建算法所测量的各项灌注参数(PS、MTT、BV和BF)值差异均无统计学意义(P>0.05)。40% ASi R组图像质量评分(4.25±0.42)高于FBP组(3.79±0.48),差异有统计学意义(P=0.001);两组图像的主观评分结果一致性较好(Kappa=0.821)。结论:基于ASi R平台的动态500排扫描技术在肝脏肿瘤CT灌注成像中,40% ASi R算法的图像噪声有效降低,质量显著改善。所测量的各项灌注参数与FBP重建算法相比无明显差异。     

ERA-Interim和NCEP/NCAR再分析数据气温和气压值在中天山山区适用性分析

利用在天山山区海拔超过1 500 m的气象站的逐日气温和气压数据与同期经过水平方向和垂直方向插值后ERA-Interim和NCEP/NCAR两套再分析数据进行回归分析,研究再分析数据在天山山区不同季节的适用性,并验证再分析数据偏差与气候区的一致性。结果表明:从整体上,ERA-Interim数据气压和气温的可信度优于NCEP/NCAR数据,但在局部存在差异。两套再分析数据的偏差与气候分区、高程和季节相关。中天山山区再分析数据气温偏差呈现暖偏差,而天山南坡呈现冷偏差。两套再分析数据的气温偏差在高山带呈现暖偏差,在中山带呈现冷偏差。春秋两季气温的偏差小于夏冬两季。气压的偏差在夏季低于其他三季。而偏差可能会导致以再分析数据为驱动的气候模式结果的偏差。     

巴基斯坦近40a气温时空变化特征分析

基于巴基斯坦不同气候区4个代表站(卡拉奇、雅各布阿巴德、奎达、德罗什)1979—2018年地面观测资料和ERA-Interim气温资料,利用一元线性回归、Mann-Kendall突变检验和Morlet小波分析,分析其气温时空变化特征。结果表明:(1)巴基斯坦过去40 a经历了先降温后增温的过程,除北部山区年平均气温增温趋势显著,四季总体都有增温,春秋两季增温趋势显著。巴基斯坦于1998年左右发生气温突变,年平均气温存在4~5、12、20~22和32 a的周期。(2)ERAInterim再分析资料与地面观测数据拟合分析显示两者相关性达到极显著水平,除北部山区外,在大部分区域误差较小,能够较好地反映巴基斯坦气温的变化特征。(3)巴基斯坦年、季平均气温空间分布地带性明显,高温区位于南部印度河平原、三角洲地区,低温区分布在北部山区,年、春季、秋季平均气温变化在空间上总体均呈现明显增长趋势.     

采用不同背景场的龙卷模拟结果对比分析

采用常规气象观测资料,对2014年5月21日17:40广州市黄埔区九龙镇一次西风带龙卷的环流背景场进行分析,并利用FNL和ERA5再分析资料作为背景场模拟该龙卷过程,研究了不同再分析场对模拟效果的影响,结果表明：对于雷达回波、垂直速度、水平风场及水成物,FNL资料作为初始场对西风带龙卷的模拟优于ERA5资料。FNL再分析资料作为初始场、边界场能有效地模拟出西风带龙卷的超级单体结构。5月21日17:45对流风暴与经典超级单体结构相似,出现了钩状回波特征与入流缺口,其垂直结构上强回波向东倾斜,形成穹窿结构。17:50超级单体钩状回波处有明显的强上升气流与后侧下沉气流,具备生成龙卷的必要条件;从垂直涡度的低层平面发现涡旋特征十分明显,其高度从250m伸展至2km,龙卷有可能发生在从地面一直延伸至2km向西北倾斜的小尺度气旋内。     

云闪K过程的三维时空特征

为提高数值模式对闪电精细化放电过程的仿真能力并与不断提高的闪电探测技术形成互补,探讨再击穿过程与雷暴电参数的关系,建立了一个能够再现先导截断及再击穿过程的自持电中性完整闪电参数化方案。考虑到正、负先导的极性不对称,分别设置了不同传播速度及起始和传播阈值。方案新增了通道电导率、平均电流、电荷等非线性电参数,并以这些参数的实时更新驱动闪电通道发展,通过设置不同通道状态变化阈值实现了先导通道衰退、截断以及重新激活的实时状态变化。基于通道平均电流、纵向电场以及电导率的实时变化,方案将电荷在空间重新分配,保证了通道的自持电中性。将新方案植入经典雷暴云三极电荷模型,模拟得到的云闪在通道结构、先导截断及再次激活、正负先导的极性不对称等方面与现有观测事实有较好的一致性。概念模型验证表明,新方案在保证自持电中性的前提下,在模拟包含截断和再击穿过程的完整闪电放电过程方面具有一定合理性和先进性。

     

三种再分析气温降水资料在青藏高原的适用性评价

基于青藏高原61个区域级气象站的气温降水地面观测数据,对CMFD(中国区域高分辨率地区驱动数据集)、CRA(全球大气和陆面再分析资料)以及MERRA-2(大气再分析资料)数据集的日、月、季节以及年气温、降水数据进行精度对比分析,评估3套数据的准确性以及在青藏高原的适用性,结果表明：(1)3套年平均气温资料70%的R_MSE<4℃,其中CMFD拟合精度最高,2/3的站点R_MSE<2℃;CMFD和CRA对年降水的拟合精度较高,MERRA-2低估了高原中部的年降水量。(2)CMFD对季节平均气温整体拟合结果最好,尤其是气温较高的夏季和秋季;CRA在降水较为集中的夏季和秋季拟合结果最接近观测值,而在降水较少的春季和冬季CMFD拟合结果最好。(3)CMFD对月平均气温拟合结果整体上最接近观测值;月降水拟合结果与季节降水结果相似,CMFD对降水偏少月份拟合结果较好,CRA在降水偏多月份最接近观测值。(4)对61个区域站进行日尺度平均气温和降水数据精度评估,发现CMFD和CRA拟合效果最好,CMFD拟合趋势一致性好。