基于提升小波的影像变换与匹配

从第二代小波即小波提升方法出发,研究了一种反对称小波的影像变换算法、导出了其更新函数,并与线性提升算法进行了比较,结果表明,该算法不仅具有在位计算的特性,而且能够更好地突出影像边缘特征,为影像匹配提供了丰富的信息。在实时影像匹配中,同时采用了低频信息和高频分量,构成了多窗口匹配算法,试验证明,该算法能够提高匹配的效率和可靠性。     

Characterization of Coherent structures in the Atmospheric Surface Layer

The ramplike coherent structures, observed in the temporal series of temperature and humidity in the atmospheric surface layer, are analyzed using the intermittency function and the wavelet transforms, with Haar, D4 and Mexican Hat functions as mother wavelets, in order to find the most efficient conditional sampling technique. It was found that the intermittency function and the wavelet transform, using Mexican Hat as mother wavelet, are the only ones that sample structures that fulfill the ramplike coherent structures definition of a slow rise followed by a sudden drop in the temporal series. The conditionally averaged structures detected by both techniques were similar for temperature, humidity, and vertical velocity at heights of 3, 5, and 9.4 m. Significant discrepancies were found among the conditional averaged structures detected by both techniques for zonal and meridional components of the wind at 11.5 m. Considering both techniques, it was observed that the averagedcoherent-structure duration ranged from 23.7 ± 0.5 s to 37.8 ± 3.0 s. Furthermore, the averaged number of events per 20-minute period ranged from 20.0 ± 1.0 to 28.5 ± 1.1, and the averaged intermittency factor from 45.0 ± 0.4% to 59.1 ± 1.3%. It was also observed that the averaged duration of the ramplike coherent structures increases with height, while their intensity, number, and intermittency factor decrease. Despite the good matching obtained for temperature and humidity, the coherent-structure properties did not show the expected variation with wind speed, stability parameter, and friction velocity. The Kolmogorov–Smirnov test indicated that the intermittent function and the wavelet transform did not detect coherent structures belonging to the same population.     

近300年来中国西部气候的干湿变化

利用冰川积累量和树木年轮代用资料，分析了中国西部地区近300年来气候干湿变化的时空特征。中国西部气候干湿变化存在显著的准70年尺度的周期变化。准30年和准110年尺度的周期变化在大部分地区也较显著。在准70年尺度的干湿变化中，1850年前，高原东部和新疆在干湿变化上基本同步，可划分到一个湿度带中，这就和高原西部有了一种偶极子的位相关系。在1850年后，这种位相型有些变化，新疆渐渐的和高原西部的位相趋于一致，但这个同位相关系不如1850年前新疆和高原东部的同位相关系那么好。这时候应该重新把高原西部和新疆划分到一个湿度带中，高原东部作为另一个湿度带，两者之间成为一种偶极子的关系。在最近十几年，似乎高原东西部又合为一个湿度带，而与新疆成偶极子的关系。但由于小波分析所固有的边界效应的影响，这一可靠性是值得怀疑，不过这三者之间两两组合的偶极子关系的漂移倒是一个有意思的研究方面。110年尺度的干湿变化中，青藏高原主体部分及华山地区为一个干湿分布一致的湿度带。1850年以前整个高原和新疆地区在准110年尺度上存在着比较一致的干湿变化，而19世纪末期突变发生后，高原北部和新疆地区的干湿变化存在偶极子的位相关系。在准30年时间尺度的干湿变化中，高原和新疆地区的干湿变化基本一致。     

Advanced Combination Of Spectral And Wavelet Analysis (`Spavelet' Analysis)

An advanced statistical approach named ``spavelet analysis' is described. The proposed technique combines conventional spectral and wavelet analyses to yield information about duration and periodicity of a phenomenon. The procedure consists in estimation of spectra of the wavelet coefficients at different wavelet scales. Graphic presentation of the calculated spectra in the form of a contour plot versus period and wavelet temporal scale clearly shows the predominant repetition period and durationof the analysed phenomenon. The efficiency of this technique is demonstrated using as examples both model and real atmospheric processes. This approach can have wide practical applications, being a useful tool to analyse not only atmospheric phenomena, but any kinds of random events having some certain duration and periodicity.     

近九十年吉林省松辽平原作物生长季气温变化的小波分析

利用功率谱、小波分析及突变分析方法分析了以长春站为代表的吉林省松辽平原作物生长季（５～９月）平均气温近９０ａ的变化,结果表明其存在３ａ左右的甚低频振荡,１５ａ和６０ａ左右两个主要长周期振荡,从本世纪２０年代初期到５０年代初期处于暖阶段,从５０年代初期到７０年代末期为冷阶段,从７０年代末期至９０年代中期又处于暖阶段内。预计现在所处的暖阶段将持续到２０１０年左右。由突变分析结果表明,吉林省松辽平原作物生长季平均气温具有明显的阶段性变化,其各冷暖阶段同小波分析的结果具有很好的一致性,在作物生长季内月平均气温的变化有突变发生。在近期气温变化呈上升趋势。     

青藏高原感热通量的变化及与江淮流域降水异常的关系

利用1979—2010年NCEP-R2再分析资料和全国586站降水资料, 对青藏高原感热通量进行小波变换和EOF分析, 并研究了它与江淮流域降水的关系。结果发现:高原感热通量具有2 a和8 a的变化周期。空间分布上主要有东、西反相变化和南、北反相变化以及全区一致性变化3种形态。高原感热通量与江淮流域降水异常的同期相关中, 1998年以来, 春季高原东部的感热通量偏小, 其他地区偏大, 与此同期江淮流域降水偏少;夏季西藏西部的感热通量偏小, 其他地区偏大, 与此同期江淮流域降水偏多。两者超前相关中, 江淮流域降水对春季的感热通量变化最敏感。1998年以来, 当春季高原东南部的感热通量偏小, 其他地区偏大时, 江淮流域的夏季降水偏多, 秋季降水偏少;当春季高原感热通量东部偏小, 西部偏大时, 江淮流域的冬季降水以长江为界南多北少, 次年春季降水偏少。     

夏季风北推和强度对我国北方夏季降水影响的年代际特征

利用近50年NCEP／NCAR的候平均风场和比湿场资料,计算了东亚夏季风北界的位置,发现季风北界存在着明显的年代际变化,季风北界偏北的年份集中于1950年代和1960年代,而偏南的年份则集中于1980年代和1990年代,并且各个季风区的季风北界的年代际变化比较一致。利用这些资料定义了“区域夏季风指数”,更好地反映东亚夏季风的强弱和北方各地区旱涝之间的关系;用合成分析方法比较了夏季风强度与北方各干旱半干旱区域旱涝变化的关系,说明华北地区最为敏感,区域季风指数与7,8月降水量的关系最好。最后用小波分析方法,讨论了这些区域的夏季风强度和夏季降水量在不同时间尺度上的关系,发现区域季风强度指数和各季风区降水量的关系在15年左右的年代际尺度上关系最好,在3～5年的年际尺度上也有比较好的相关。这些结果对于北方地区的气候趋势预测有一定参考价值。     

江苏雷暴时空变化的气候特征分析

利用江苏省1971-2000年全省地面测站的雷暴日记录,采用经验正交分解,分析了江苏省区域的雷暴空间分布特征与时间变化趋势,并用Morlet小波进行了周期分析.结果表明,江苏省雷暴呈逐年振荡减少的趋势;全区域变化一致,在此基础上,本省东南部与西北部的变化反相位;雷暴日变化存在一定的周期.本文对认识江苏省雷暴的规律、江苏省雷暴气候评估有一定的参考价值.     

近40 a重庆地区夏季降水的气候特征

利用重庆地区34个测站，1960-2000年6～8月降水量资料，采用EOF，REOF，小波分析及突变分析等方法，对重庆地区夏季降水量的空间分布特征和时间演变规律进行了诊断分析研究。结果表明：重庆地区夏季降水的空间分布既有整体一致的性质，也存在南部和北部及东部和西部相反变化的差异，并且可以把整个重庆地区划分为四个主要的降水分布型：渝西北区、渝东北区、渝东南区及渝西南区。各分布型代表站资料反映出近40a来，重庆地区夏季降水有增加趋势，并且存在着22a、14a、及2～4a的周期变化。     

江淮梅雨的多尺度特征及其与厄尔尼诺和大气环流的联系

利用小波变换，分析了江淮流域夏季降水的多尺度特征和存在的周期，通过对Nino3区海温、西太平洋副高以及亚洲纬向环流指数的小波变换，分析了它们与江淮流域夏季降水的多尺度联系。结果表明，整个江淮流域的降水具有明显的年际和年代际变化特征，年际变化主要表现为3～4a、5～6a和7～8a的周期，年代际变化则表现为12～13a、l6～17a和27a的周期。南片和北片以及长江中游和下游之间所具有的特征是不尽相同的。相对于亚洲纬向环流指数而言，Nino3区海温对江淮流域降水的影响较为重要。Nino3区的海温与江淮流域降水的联系，在一些时段是同位相的，而在另一些时段是反位相的。