空间分辨率对中国夏季降水时空演变特征的影响

本文使用1979—2021年国家气候中心160站(R₁₆₀)和国家级地面气象观测站2 314站(R₂₃₁₄)逐月降水观测资料,利用EOF (Empirical Orthogonal Function)分解和相关分析等方法,研究两类资料夏季降水时空变化特征及其与海气因素之间物理联系的表征水平差异,并分析了差异的可能原因。结果表明,R₁₆₀在我国西北、青藏高原等地区站点极为稀疏,导致其各EOF模态对上述地区降水的时空变化特征描述失真,中东部地区偏低的空间分辨率会使局地强降水的变化特征信号损失,造成降水的年际变率降低。而R₂₃₁₄主模态能够更为真实地反映我国降水的时空演变特征,特别是在极端降水频发的江淮地区以及降水受局地地形影响较大的山区,其EOF主模态的空间分布和时间系数演变与ENSO (El Niño-Southern Oscillation)、西太平洋副热带高压、青藏高原雪盖等气候强迫信号之间的相关性更为显著。     

基于新型探测资料对西安一次弱降水预报失误的原因分析

利用微波辐射计、激光测风雷达、多普勒雷达、相控阵雷达等新型探测资料、地面加密观测资料、ERA5再分析及多模式数值预报结果对2022年4月24日西安城区一次弱降水预报出现明显失误的原因进行分析,结果表明：(1)全球数值预报模式和中尺度数值预报模式对本次过程西安城区均报有明显降水,主要原因为模式对低层相对湿度预报明显偏大;(2)多种新型探测数据分析认为近地层湿度条件较差及中层的绝对水汽含量低,中层的干暖空气不利于成云致雨,垂直上升运动不强,且由于低层非常干燥,使水滴在下沉过程中蒸发,从而无法形成雨滴下落,这些原因共同造成西安城区无降水,低层相对湿度预报偏大是造成这次西安城区降水预报失误的主要原因之一;(3)造成西安城区近地层湿度条件差的原因是城市干热岛效应和低层干暖平流输送,且降水云团翻越秦岭后其湿空气绝热下沉至城区后出现增温降湿,使得城区形成较为深厚的干层,即使有雨滴在下落过程中也会造成更强的蒸发,这也是城区没有降水的重要原因之一;(4)预报员主观预报订正出现空报主要是源于对边界层水汽、抬升条件等关键降水要素缺乏订正能力,且对大城市的干热岛效应和秦岭山区地形影响研究不足。     

使用Python函数式编程进行空间回归分析

针对使用传统的编程方式进行空间回归分析过于繁杂的问题,本文提出将Python函数式编程引入空间回归分析方法,分析和探讨脚本语言＋函数式编程方式在GIS数据分析中的推广应用前景。编程实践证明,采用Python函数式编程,结合既有的开源软件包,可以有效提高编程效率,减少代码量,将实践人员的注意力集中在问题本身。     

Extending self-organizing maps for supervised classification of remotely sensed data

An extended self-organizing map for supervised classification is proposed in this paper. Unlike other traditional SOMs, the model has an input layer, a Kohonen layer, and an output layer. The number of neurons in the input layer depends on the dimensionality of input patterns. The number of neurons in the output layer equals the number of the desired classes. The number of neurons in the Kohonen layer may be a few to several thousands, which depends on the complexity of classification problems and the classification precision. Each training sample is expressed by a pair of vectors ： an input vector and a class codebook vector. When a training sample is input into the model, Kohonen＇s competitive learning rule is applied to selecting the winning neuron from the Kohouen layer and the weight coefficients connecting all the neurons in the input layer with both the winning neuron and its neighbors in the Kohonen layer are modified to be closer to the input vector, and those connecting all the neurons around the winning neuron within a certain diameter in the Kohonen layer with all the neurons in the output layer are adjusted to be closer to the class codebook vector. If the number of training sam- ples is sufficiently large and the learning epochs iterate enough times, the model will be able to serve as a supervised classifier. The model has been tentatively applied to the supervised classification of multispectral remotely sensed data. The author compared the performances of the extended SOM and BPN in remotely sensed data classification. The investigation manifests that the extended SOM is feasible for supervised classification.     

内蒙古区域数值预报对探空和地面观测资料的敏感性试验研究

基于内蒙古睿图预报系统的低分辨率版本和WRFDA-FSO诊断工具,评估2021年7月现有探空和地面观测对内蒙古睿图预报系统预报的影响。该方法计算代价相对低廉,并允许根据观测变量、观测类型、气压层次、地理区域等观测的子集对观测影响进行划分。代价函数为以干总能量为度量的背景场和分析场的预报误差之间的差异。结果表明:观测影响的总体总和为负,观测对预报起正贡献作用。对12 h预报误差减小贡献最大的观测来自探空观测的动力变量(U、V风分量)。而单时次单位数量平均观测影响,探空观测的贡献约为地面观测的1/2。探空观测对12 h预报误差减小从近地面层至模式层顶均保持正贡献作用,并在对流层中低层和对流层高空急流层存在两个极大值区域;地面观测在850 hPa以下低层正贡献占比明显。探空观测在被同化系统同化时均总体具有有利的影响,也反映出探空观测数据稳定、质量较高的特征;地面观测对12 h预报误差减小起正贡献作用次数最多的区域在河套地区尤为显著。同时,探讨了需进一步提高地面观测资料同化率的问题。     

松辽盆地北部三分量地震勘探方法及效果

松辽盆地北部三分量地震勘探的主要任务是检测天然气的分布范围,预测岩性油气藏。三分量地震勘探的最大难点是采集上压制随机干扰,处理上去除转换波剖面上同相轴的人为的直立错断（由于通常处理软件不佳引起）。着重介绍了三分量地震勘探的采集原理和处理方法。本次试验取得了良好的三分量剖面。     

Orbit determination by four observations

An elliptic orbit is determined from two short-arc pairs of observations at different oppositions by the angular momentum integral. Other methods for initial orbit determination than the classical do exist.     

帕米尔东北缘地区构造变形特征与盆山结构

帕米尔东北缘乌泊尔地区是正确认识帕米尔北缘盆山结构和构造变形特征非常关键的地区,本文利用连续电磁剖面(CEMP)资料和地震资料,并结合野外地质调查资料和钻井资料,对帕米尔东北缘乌泊尔地区的盆山结构和构造变形特征进行了研究。认为帕米尔东北缘及其以北地区的盆山结构表现为帕米尔造山带向北冲断和南天山向南冲断所形成的对冲结构; 帕米尔山前为基底卷入式构造,古生界—中生界沿高角度的逆冲断层推覆到新近系和第四系之上,形成山前的古生界—中生界逆冲推覆带; 北侧由受乌泊尔断裂控制的深部隐伏冲断体系和浅部的第四纪背驮盆地所构成。研究区的新生代构造变形时间开始于上新世晚期,并持续变形至今,形成了下更新统西域组（Q1x）与下伏上新统、Q2与Q1和Q3 4与Q2之间的不整合。研究区最小构造缩短量为486 km,缩短率为481％。     

顾及有效角动量与IGS超快解数据的极移预报方法

极移高精度预报对卫星实时定轨、深空探测器导航等应用至关重要.本文提出了一种联合有效角动量(Effective Angular Momentum, EAM)与国际全球卫星导航系统服务组织(International GNSS Service, IGS)提供的超快解数据进行极移预报的方法.该方法基于IGS超快解数据得到的极移第1天预报值, 对引入EAM得到的极移预报结果进行校正, 获得联合预报值.首先, 基于LS(Least Squares)+AR(Auto-Regressive)模型实现了引入EAM的极移预报, 相对国际地球自转与参考系统服务组织(International Earth Rotation and Reference Systems Service, IERS)提供的公报A数据, 在超短期(第1~10天)预报跨度可以得到更高精度的极移预报结果, 其中大气和海洋角动量发挥了主要作用.其次, 鉴于IGS超快解数据精度高、更新快的特点, 以IGS超快解为基础数据, 基于LS+AR模型可以得到极移第1天预报值, 其精度显著优于IERS公报A的极移第1天预报值.最后, 利用第1天预报值对顾及有效角动量的预报结果进行校正获得了联合预报值, 进一步提高了超短期极移预报精度(尤其是第1~5天).2020年7月24日—2022年1月30日间的联合预报结果表明: 第1~20天的预报值总体优于IERS公报A的预报值.其中, 第1~10天的预报精度显著提升, 在预报第1天, X、Y方向预报值相对公报A预报值的精度提升分别可达39.5%~62.3%和24.5%~51.9%;在预报第10天, 相对公报A预报值的精度提升分别可达28.0%~28.9%和21.9%~23.4%.

     

探空仪湿度测量误差研究现状及其对云识别的影响

云在地球系统能量平衡和水循环中扮演着至关重要的作用,其特征的准确获取对于理解大气物理过程、改进天气和气候模拟具有重要意义。地基云遥感反演是了解云特征、评估卫星云观测能力的重要手段。自20世纪80年代以来,地基云遥感反演获得快速发展,各种地基云遥感反演方法涌现,在2010年前后达到一个相对瓶颈期,已有的地基云遥感反演方法有几十种之多。从遥感手段上来说,地基云遥感包括主动遥感和被动遥感。从遥感对象上来说,地基云遥感包括宏观特征遥感反演和微观特征遥感反演。就宏观特征来说,可以分为三个类别：云识别或云量的探测方法、云边界的确定方法以及云相态的反演方法。就微观特征来说,地基云遥感反演方法基本分为两大类型,最优化求解法和经验参数化方法。任何一种云遥感反演方法都有其相对优势和不足,对其进行b了总结归纳,论述地基云遥感反演的进展。不同地基云遥感反演产品直接存在着巨大差异,远大于单个遥感反演方法所给定的不确定性信息,表明现有地基云遥感反演仍然存在巨大挑战,归纳提出了云遥感反演中存在的若干挑战,以期为未来云遥感的发展提供了方向参考。