基于EEMD-SARIMA的对流层延迟预测模型研究

在无气象数据的条件下,提出一种基于集合经验模态分解（EEMD）和季节性自回归移动平均模型（SARIMA）的对流层延迟（ZTD）预报新方法,并分别选取长春、上海、乌鲁木齐3个地区4个季节的ZTD数据进行预测分析。结果表明,基于EEMD-SARIMA的ZTD改正预报模型能够满足不同地区、不同季节下的ZTD估计需求,是一种高精度的ZTD预报方法。     

Fast and slow responses of the North Pacific mode water and Subtropical Countercurrent to global warming

Six coupled general circulation models from the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) are employed for examining the full evolution of the North Pacific mode water and Subtropical Countercurrent (STCC) under global warming over 400 years following the Representative Concentration Pathways (RCP) 4.5. The mode water and STCC first show a sharp weakening trend when the radiative forcing increases, but then reverse to a slow strengthening trend of smaller magnitude after the radiative forcing is stablized. As the radiative forcing increases during the 21st century, the ocean warming is surface-intensified and decreases with depth, strengthening the upper ocean’s stratification and becoming unfavorable for the mode water formation. Moving southward in the subtropical gyre, the shrinking mode water decelerates the STCC to the south. After the radiative forcing is stabilized in the 2070s, the subsequent warming is greater at the subsurface than at the sea surface, destabilizing the upper ocean and becoming favorable for the mode water formation. As a result, the mode water and STCC recover gradually after the radiative forcing is stabilized.     

The impact of meso-scale eddies on the Subtropical Mode Water in the western North Pacific

Based on the temperature and salinity from the Argo profiling floats and altimeter-derived geostrophic velocity anomaly (GVA) data in the western North Pacific during 2002–2011, the North Pacific Subtropical Mode Water (NPSTMW) distribution is investigated and cyclonic and anti-cyclonic eddies (CEs and AEs) are constructed to study the influence of their vertical structures on maintaining NPSTMW. Combining eddies identified by the GVA data and Argo profiling float data, it is found that the average NPSTMW thickness of AEs is about 60 dbar, which is thicker than that of CEs. The NPSTMW thicker than 150 dbar in AEs accounts for 18%, whereas that in CEs accounts for only 1%. About 3377 (3517) profiles, which located within one diameter of the nearest CEs (AEs) are used to construct the CE (AE). The composite AE traps low-PV water in the center and with a convex shape in the vertical section. The ‘trapped depth’ of the composite CE (AE) is 300 m (550 m) where the rotational velocity exceeds the transitional velocity. The present study suggests that the anticyclonic eddies are not only likely to form larger amounts of NPSTMW, but also trap more NPSTMW than cyclonic eddies.     

EEMD-多尺度排列熵的GPS高程时间序列降噪方法

针对GPS高程时间序列受各类噪声干扰的影响,导致难以提取有用信息的问题,提出一种基于整体经验模态分解(EEMD)结合多尺度排列熵(MPE)的阈值降噪方法。该方法以EEMD为核心算法,将原始信号分解成一系列本征模态函数(IMF),并采用MPE作为指标将其分类为噪声IMF、混合IMF和信息IMF;然后利用阈值函数处理混合IMF,实现二次降噪;再重构降噪后的数据与信息IMF,获得降噪结果。仿真信号和实例分析结果表明,该方法与相关系数法、MPE法相比,降噪评价指标RMSE、SNR和d_nSNR均为最优,说明该降噪方法效果最好,本文方法获得的降噪结果能够更好地反映出时间序列本身的非线性变化特性,可为GPS高程时间序列分析提供可靠依据。     

GNSS坐标时序空间域共模误差去除研究

针对区域GNSS坐标时序存在共模误差(common mode error, CME)的问题,以华北地区GNSS坐标时序为例,提出可用于消除空间域误差的主成分分析法PCA与完全集合经验模态分解法ICEEMDAN。首先使用PCA滤波提取CME;然后使用ICEEMDAN方法分解CME,提取出有用的IMF分量,减少原始信息的损失;最后对比分析PCA、ICA、IC-PCA三种方法的区域滤波效果。结果表明,IC-PCA的滤波效果优于ICA和PCA,IC-PCA滤波前后N、E、U三个方向上的残差RMS平均降低1.93%、1.92%和7.60%,且滤波结果与原始时间序列变化趋势更加吻合,可有效减少PCA对原始时间序列造成的损失。     

基于全球分布的地震观测数据估计0S0模态的特征频率及品质因子

选取2011-03-11日本MW9.3地震后全球地震台站记录的约220 h波形数据,基于一定的判断准则,筛选出质量较高的448个垂向观测数据,采用频域AR方法对0S0模态的特征频率和品质因子进行估值,并以信噪比为权重进行加权平均,得到特征频率f=0.814 658 4±5.3×10-7,品质因子Q=5 586±12。该结果与已有研究成果相比精度更高,有助于约束现有地球介质密度和衰减模型,使其更接近真实地球。     

缺损桩的导纳谱判别法及应用

利用振动工程中的模态分析技术,对桩基系统的振动特性进行研究。根据桩基系统的集中质量参数振动模型,对完整桩和各种缺损桩模型的导纳谱进行了大量的正演计算,按照导纳谱特征与桩基的缺损类型及缺损位置之间的对应关系,编制了相应的判读软件DSP1.0系统,实现了桩基完整性以及缺损桩缺损位置和缺损性质的计算机自动判读。     

经验模态分解法在地下水资料处理中的应用

利用经验模态分解法（EMD）对地震地下流体观测资料中典型干扰信号的处理及趋势性变化的提取,结果表明,经验模态分解方法能有效地对信号进行分解,是一种无需预设带宽的自适应高通滤波方法,适用于地下流体观测资料的分析处理     

基于二维经验模态分解的重磁异常分离

由于地质过程的复杂性及成矿过程的多期次叠加性,原始重磁异常往往是多种地质因素的混合信息,既包含区域背景异常信息,也包含与矿床(体)、矿化蚀变带以及隐伏岩体等与找矿密切相关的地质要素所引起的局部重磁异常.如何从复杂的叠加重磁异常中分离出具有找矿意义的局部异常,是当前矿产勘查和资源潜力评价工作中面临的难题之一.采用经验模态分解(EMD)方法来分解重磁异常,为提高分解的稳健性提出了用双调和样条插值(BSI)进行包罗面插值的新方法,并以云南个旧地区重磁数据为例,对其进行非线性多尺度分解,实现对区域异常与局部重磁异常的分离,揭示了深层次找矿信息并拓宽了经验模态分解方法的应用领域.      

海温异常对云南5月降水主要模态的影响

利用1961~2016年云南125个气象观测站逐月降水数据,结合同期NCEP/NCAR再分析资料和英国Hadley中心海表温度资料,在揭示云南5月降水主要模态特征的基础上,分析发现北太平洋、赤道中东太平洋和赤道印度洋是影响云南5月降水的三个主要关键海区,由此定义了对应不同关键区的类PDO指数、类ENSO指数、Dsst指数和Esst指数,进一步探究云南5月降水主要模态与海温异常的关系。结果表明：（1）云南5月降水的主要模态为全区一致型和东西差异型,其中东西差异型模态表现出明显不对称特征,东多西少时的东西差异特征比较明显,而东少西多时西部地区降水偏多的范围很小,主要以中东部地区降水偏少为主。（2）北太平洋地区的类PDO和类ENSO海温异常模态是影响云南降水全区一致型变化的主要因子,类PDO主要影响水汽输送变化,而类ENSO主要影响冷空气活动,即当北美沿岸海温偏低、北太平洋中部海温偏高和赤道中东太平洋海温偏低时,有利于云南全区一致型降水偏多,反之则有利于降水偏少。（3）Dsst指数表征的赤道印度洋海温变化是影响云南降水出现东西差异的主要因子,当印度洋海温偏高时,有利于云南降水西多东少,反之则有利于云南降水西少东多,而Esst指数表征的赤道中东太平洋海温变化却会减弱Dsst指数对降水东西差异型的影响,使云南降水更趋向于全区一致型的变化。