地磁与空间物理资料的组织和相关坐标系

在地磁与空间物理学实验研究和理论研究中,无论是观测资料和实验数据,还是理论计算和数值模拟结果,都需要组织在一定的坐标框架中,或者用一定的函数(函数系)来表达.坐标系或函数系的选择对于合理描述资料和发现自然规律是十分重要的环节.本文综述了地磁与空间物理研究中经常使用的20多种坐标系,着重探索这些坐标系的基本设计思想和相互联系,追踪它们的发展演化轨迹,从而加深对资料组织和坐标系选择的理解.     

华北北部不同构造单元地壳速度模型——均匀分层介质反射波走时反演的结果

从广义反演理论出发,对多层反射波的走时联合反演,可以同时获得所有的各层速度及厚度参数。其优点是在不需要把问题线性化过程的同时,统一考虑了各层反射波走时的离散对整个地壳模型的影响,又可兼顾观测数据的不同误差分布。本文将该方法进行了数值模拟并应用于华北北部的几个不同构造单元,反演得出了其反射P波速度结构,并与正演结果进行了对比。     

多波束数据处理中的UTM直角坐标与经纬度坐标转换技术

简要介绍了地图投影的一般概念,重点描述了UTM的优点及其与大地坐标之间的相互转换,该转换方法软件化后形成的技术可以为多波束数据后处理商业软件提供坐标转换的补丁技术。最后附上部分经实际检验的Fortran程序供参考。     

山东南部近海秋季长蛇鲻相对资源量的分布及其影响因素

为探究长蛇鲻(Saurida elongate)的生态习性和分布规律,并为长蛇鲻资源的合理利用与养护提供科学依据,本文根据2016年秋季在山东南部近海进行的渔业资源与环境调查数据,分析了该海域长蛇鲻的分布特征,研究长蛇鲻成体、幼体的分布差异,并利用广义可加模型(GAM)研究其分布与生物因子和环境因子的关系。结果表明,长蛇鲻成体与幼体的分布存在差异,成体分布范围广,幼体主要分布在30 m等深线及以浅水域。GAM模型的结果表明,饵料生物、底层水温、水深和底层盐度是影响长蛇鲻相对资源量分布的主要因子。成体、幼体的分布与影响因子的关系差异极显著(P<0.01)。长蛇鲻成体的相对资源量随饵料生物和底层水温的增加表现为先上升后下降的趋势,而幼体呈现一致上升趋势;成体和幼体的相对资源量随水深增加均呈下降趋势;幼体相对资源量随底层盐度增加有明显上升趋势,而盐度对成体的影响不显著。本研究认为山东南部近海是长蛇鲻的重要栖息地,水温和盐度是成体和幼体分布差异的可能原因。     

线路上任意一点对应中桩平面坐标在统一模型中的计算

本文给出了交通线路任意点对应中桩平面坐标计算的统一模型,并就直线段、圆曲线段、缓和曲线段三种线型具体展开,给出其理论公式和实际计算方法。     

应用分块矩阵求逆解算约束秩亏间接平差模型

在通常的四分块矩阵求广义逆矩阵和凯利逆矩阵公式基础上,分析左上角子矩阵为秩亏、右下角子矩阵为零的特殊四分块矩阵的凯利逆矩阵存在条件,应用广义逆矩阵法和矩阵变换法推导该类特殊四分块矩阵的凯利逆矩阵显性表达公式,并用于解算约束秩亏间接平差模型的参数估计.实验数据表明,当满足存在性条件时,应用分块矩阵求逆公式解算约束秩亏间接...     

浙江省三疣梭子蟹产量波动及潜在影响因素分析

依据2000—2015年浙江省三疣梭子蟹(Portunustrituberculatus)渔获量的数据,以及影响渔获量的因素(管理类因素、环境类因素和营养关系类因素等共11个因子),使用广义加性模型(GAM)对各类因素对三疣梭子蟹渔获量的影响进行了分析。结果显示,赤潮面积、捕捞努力量和放流数量对三疣梭子蟹渔获量影响显著(P0.01)。3个因子的累积解释比率达98.3%,其中,赤潮的解释比率最大,达到47.2%,捕捞努力量的解释比率为37.8%,放流数量的解释比率为13.3%。三疣梭子蟹渔获量随着赤潮面积增加有所减少,随着捕捞努力量的加大有迅速增加的趋势,与放流尾数呈现正相关趋势。三疣梭子蟹渔获量的波动受诸多因素的影响。今后需开展更深入的研究,找到可能影响三疣梭子蟹渔获量的其他关键因素。     

时间尺度重构EEMD-GRNN改进模型预测PM2.5的研究

合理构建PM_2.5浓度预测模型是科学、准确地预测PM_2.5浓度变化的关键。传统PM_2.5预测EEMD-GRNN模型具有较好的预测精度,但是存在过于关注研究数据本身而忽略其物理意义的不足。本研究基于南京市2014-2017年PM_2.5浓度时间序列数据,分析PM_2.5浓度多尺度变化特征及其对气象因子和大气污染因子的尺度响应,基于时间尺度重构进行EEMD-GRNN模型的改进与实证研究。南京市样本数据PM_2.5浓度变化表现为明显的天际尺度和月际尺度,从重构尺度（天际、月际）构建GRNN模型更具有现实意义;同时,PM_2.5对PM₁₀、NO₂、O₃、RH、MinT等因子存在多尺度响应效应,以其作为GRNN模型中的输入变量更具有时间序列上的解释意义。改进后的EEMD-GRNN模型具有更高的PM_2.5浓度预测精度,MAE、MAPE、RMSE和R²分别为6.17、18.41%、8.32和0.95,而传统EEMD-GRNN模型的模型有效性检验结果分别为8.37、27.56%、11.56、0.91。对于高浓度天（PM_2.5浓度大于100 μg/m³）的预测,改进模型更是全面优于传统EEMD-GRNN模型,MAPE为12.02%,相较于传统模型提高了9.03%。     

GNSS变形监测网短基线时间序列噪声特性分析

利用时间跨度为5 a的GNSS短基线时间序列对噪声特性进行分析,发现长周期噪声分量(随机游走噪声)。选取最优噪声模型,评估不同噪声模型对测站周期振幅和线性速度估值的影响。结果表明,短基线时间序列中有色噪声应顾及闪烁噪声和随机游走噪声,对于表现出随机游走噪声的分量,可能与测站的真实运动有关;假设只有白噪声时求得的速度估值与最优噪声模型下求得的速度估值存在0.4～0.6 mm/a的偏差,对周期振幅的影响可以忽略。     

Spurious diapycnal mixing in terrain-following coordinate models: The problem and a solution

In this paper, we identify a crucial numerical problem in sigma coordinate models, leading to unacceptable spurious diapycnal mixing. This error is a by-product of recent advances in numerical methods, namely the implementation of high-order diffusive advection schemes. In the case of ROMS, spurious mixing is produced by its third-order upwind advection scheme, but our analysis suggests that all diffusive advection schemes would behave similarly in all sigma models. We show that the common idea that spurious mixing decreases with resolution is generally false. In a coarse-resolution regime, spurious mixing increases as resolution is refined, and may reach its peak value when eddy-driven lateral mixing becomes explicitly resolved. At finer resolution, diffusivities are expected to decrease but with values that only become acceptable at resolutions finer than the kilometer. The solution to this problem requires a specifically designed advection scheme. We propose and validate the RSUP3 scheme, where diffusion is split from advection and is represented by a rotated biharmonic diffusion scheme with flow-dependent hyperdiffusivity satisfying the Peclet constraint. The rotated diffusion operator is designed for numerical stability, which includes improvements of linear stability limits and a clipping method adapted to the sigma-coordinate. Realistic model experiments in a southwest Pacific configuration show that RSUP3 is able to preserve low dispersion and diffusion capabilities of the original third-order upwind scheme, while preserving water mass characteristics. There are residual errors from the rotated diffusion operator, but they remain acceptable. The use of a constant diffusivity rather than the Peclet hyperdiffusivity tends to increase these residual errors which become unacceptable with Laplacian diffusion. Finally, we have left some options open concerning the use of time filters as an alternative to spatial diffusion. A temporal discretization approach to the present problem (including implicit discretization) will be reported in a following paper.