HWM07模式风场在高度60～100km的精度及建模初步研究

HWM07模式是一个应用广泛的国际标准参考大气风场模式,其在航天飞行器的设计阶段具有重要作用.因此,研究该模式风场精度具有重要意义,本文以廊坊中频雷达的风场资料(2014—2016年)为基准,利用偏差、绝对差、相关系数、相对偏差和Lomb-Scargle周期图方法,研究HWM07模式风场在高度60～100km的精度,最后,对本文建立的60～100km风场预报模型(UV_(DerM)模型)精度进行分析.结果表明,在高度60～100km范围内,(1)HWM07模式的纬向风偏差、绝对差、相关系数、相对偏差的平均值分别为14.0039 m·s-1、34.4750 m·s-1、0.1832、-75.4822%,经向风偏差、绝对差、相关系数、相对偏差的平均值分别为-2.0019m·s-1、25.3689m·s-1、0.1442、-88.9980%;经向风、纬向风的统计特征均与高度、季节有密切关系;(2)Lomb-Scargle周期图结果表明,中频雷达、HWM07模式风场在同一高度层显著(通过90%显著性检验)含有的波周期及功率谱存在较明显差异,不同高度、不同季节显著含有的波周期和功率谱也存在明显差异;(3)在高度86～92km,准全日潮汐波、准半日潮汐波分别在冬季、夏季的HWM07模式风场变化特征中为主要作用,而对中频雷达风场变化特征起主要作用的大气波动特征与高度、季节有关;(4)相对于HWM07模式风场,由UVDerM模型得到的纬向风更接近实况资料,但经向风无改进效果.     

结合nDSM的高分辨率遥感影像深度学习分类方法

针对高分辨率遥感影像因其地物类内差异大、光谱信息相对欠缺导致现有影像分类方法存在错分现象较多、地物边界残缺不完整等问题,本文提出了一种归一化数字表面模型（nDSM）约束的高分辨率遥感影像深度学习分类方法。首先,将nDSM数据作为附加波段叠加在遥感影像上并获取训练样本;然后,利用优化的U-Net网络进行模型训练得到最优模型;最后,利用最优模型对附加了nDSM波段的遥感影像进行地物分类。试验结果表明,本文方法引入nDSM数据用于U-Net模型训练和分类,可有效提高影像分类精度,得到更加真实可靠的分类结果。     

浙江近海典型寒潮浪的数值模拟:以2015年3月和2016年1月为例

本文选用第三代海浪模式SWAN(SimulatingWAveNearshore),以CCMP(Cross-CalibratedMultiPlatform)风场作为驱动风场,数值模拟了2015年3月份和2016年1月份影响浙江省的两次典型寒潮,并将模拟结果与实测数据进行了对比,模拟误差均在20%之内,属于可以接受的范围,表明SWAN模型和CCMP风场能够满足此次寒潮浪数值模拟的需要。本文从风场的强度、最值风速、风向、持续时间等方面,对比了两次寒潮期间的寒潮风场;从寒潮浪的强度、最值波高分布、持续时间、涌浪分布区域等方面,对两次典型寒潮期间的寒潮浪时空分布的异同进行了研究。总体而言,2015年3月份寒潮的风场从强度上弱于2016年1月份寒潮, 3月份寒潮风场的主流大风是6～7级风,风向偏正北风;1月份寒潮风场的主流大风是6～8级风,风向偏西北风。2015年3月份的寒潮浪强度上弱于2016年1月份寒潮浪, 3月份寒潮浪波高变化剧烈的区域位于研究区域的东北部, 1月份寒潮浪波高变化剧烈的区域位于研究区域的中部和东部; 3月份寒潮浪的大浪主要是5级浪, 1月份寒潮浪的大浪主要是5、6级浪。当寒潮对研究区域的波浪场影响最为显著时,2015年3月份寒潮期间研究区域的北部多为涌浪,2016年1月份寒潮期间研究区域的南部多为涌浪。     

冬季南海表层黑潮的入侵形式以及相关风场的影响

利用业务化海表面温度和海冰分析系统的海表面温度(SST)数据,分析了十年间(2008—2017年)冬季南海的表层黑潮入侵,可将南海表层黑潮的入侵可分为西向入侵型和西北向入侵型两种方式。利用经验正交函数对SST场和海表面风场进行分解,发现可用SST场第二模态时间系数来表征黑潮入侵形式的年际变化趋势,用风场的第二模态时间系数表征风向的变化。通过Ekman流场分析发现吕宋海峡南部海域风向的年际变化与冬季表层黑潮入侵形式的年际变化存在着密切联系,但这个风向的改变并非是影响表层黑潮入侵形式的唯一因素。     

利用多普勒频移反演ASAR海表面流速

为研究中小尺度的海流,以美国西海岸附近海域为研究区域,采用欧空局ENVISAT ASAR IMS数据,首先利用频谱拟合法计算得到影像的多普勒质心;再通过影像的多普勒系数和斜距时间去除卫星与地球之间相对运动产生的多普勒频移,最终得到海表面多普勒质心异常。同时利用布拉格散射模型去除了布拉格波的影响,利用CMOD5模型计算海表面风场,根据风场与雷达视向速度的经验关系去除海面风场的影响,经空间投影,最终得到雷达径向的海表面流速,反演的流速主要分布于-0.3～0.6 m/s。利用研究区域附近的岸基高频地波雷达(HF-radar)数据验证反演结果精度,结果表明,在HF-radar流速与ASAR反演流速-0.2～0.2 m/s差异范围内的标准误差和相关系数分别为0.1 m/s和0.81,反演结果与真实流速较为接近。ASAR反演流速和HF-radar流速结果均表明,在研究区域存在自西向东的沿岸流,最大径向流速达到0.6 m/s。因此,本文所使用的海表面流速反演方法准确有效,适合于中小尺度海流流速的反演。     

机遇号火星车彻底结束使命

机遇号火星车于2004年1月24日降落到火星表面。2018年6月,在一次席卷全火星的沙尘暴中与地面失去联系。沙尘暴使火星空气中充满沙尘,阻碍阳光照射到太阳能电池板,火星车无法获得太阳能支持,在失去联系之前,机遇号—共行驶了45千米。机遇号火星车建造之初只计划运行3个月,没想到它在火星上不停地行驶,一直行驶了15年。     

洞察号探测器着陆火星表面

火星迎来了最新的机器居民——来自美国航天局的洞察号(InSight)火星探测器于太平洋标准时间2018年11月26日11点52分确认成功登陆火星表面,登陆地点靠近火星赤道,位于平坦光滑的熔岩地带埃律西昂平原(Elysium Planitia)西侧。     

2014年大西洋水在楚科奇边陲区域的上边界混合

This study presents an analysis of the CTD data and the turbulent microstructure data collected in 2014, the turbulent mixing environment above the Atlantic Water(AW) around the Chukchi Borderland region is studied.Surface wind becomes more efficient in driving the upper ocean movement along with the rapid decline of sea ice,thus results in a more restless interior of the Arctic Ocean. The turbulent dissipation rate is in the range of4.60×10~(–10)~(–3.31×10~(–9) W/kg with a mean value of 1.33×10~(–9) W/kg, while the diapycnal diffusivity is in the range of1.45×10~(–6)–1.46×10~(–5)m~2/s with a mean value of 4.84×10~(–6) m~2/s in 200–300 m(above the AW). After investigating on the traditional factors(i.e., wind, topography and tides) that may contribute to the turbulent dissipation rate, the results show that the tidal kinetic energy plays a dominating role in the vertical mixing above the AW. Besides, the swing of the Beaufort Gyre(BG) has an impact on the vertical shear of the geostrophic current and may contribute to the regional difference of turbulent mixing. The parameterized method for the double-diffusive convection flux above the AW is validated by the direct turbulent microstructure results.     

砷在石膏中固定机制:掺杂态和表面吸附沉淀态以及其在砷污染控制中的作用

石膏是矿山开采及冶炼等工业过程产生的大宗固体废弃物。工业活动产生的废液普遍有高含量的砷等有毒元素,这导致所产生的石膏也含有较高浓度的砷等有毒元素。研究砷在石膏中地球化学行为和归趋对含砷石膏的砷污染控制具有重要的理论和实际意义。然而目前对含砷石膏中不同形态的砷的定量测定和分析尚存在问题。本文在不同pH值的条件下共沉淀砷和石膏,利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、同步辐射X-射线吸收近边光谱(XANES)和电子顺磁共振(EPR)对石膏中掺杂态和表面吸附沉淀态的砷进行定量分析。ICP-MS的结果表明随着pH从2升高到12 和14,石膏中砷的含量由57×10^-6 增加到 67 470×10^-6和63 980×10^-6。同步辐射X-射线吸收近边光谱和电子顺磁共振光谱分析表明石膏样品中主要含有五价砷。在2≤pH≤7.5时,固体样品中同步辐射吸收边后的峰形状和掺杂态砷的形状类似,而在pH≥8时,其边后峰的形状发生明显的变化;粉末电子顺磁共振(EPR)定量分析表明在2≤pH≤7.5时砷在石膏中的含量和ICP-MS的分析结果一致,而在pH≥8时其含量明显小于ICP-MS的分析结果。这些结果揭示了在2≤pH≤7.5时,砷在石膏中主要以掺杂态的形式存在,而在pH≥8时大部分砷是以吸附态或表面沉淀的形式存在。五价砷在石膏中的含量和固定机制随着pH值的变化而变化,其研究对了解尾矿中石膏对砷污染的控制作用具有重要作用。此外,研究石膏中由辐射导致的g约为2.33的[AsO₃]^2-自由基电子顺磁共振特征峰,有助于补充和完善石膏的电子顺磁共振特征谱在地质测年及辐射剂量学中的应用。