中尺度降水集合预报随机参数扰动方法敏感性试验

中尺度降水模式预报具有很大的不确定性,为更好地描述与模式降水预报密切相关的物理过程关键参数的不确定性,基于中国气象局GRAPES（Global/Regional Assimilation and Prediction System）中尺度区域集合预报模式,从对模式降水预报不确定性有较大影响的积云对流、云微物理、边界层及近地面层等4个参数化方案中选取了18个关键参数,设计了一种随机参数扰动方案（Stochastically Perturbed Parameterization,SPP）,并通过2015年6—7月总计10 d的随机扰动集合预报试验,对比分析了SPP方案对不同物理过程参数扰动敏感性、随机场时、空尺度敏感性、能量变化特征及其集合预报效果。结果显示,对所选择的任一物理过程参数化方案增加SPP扰动后,降水及等压面要素的概率预报技巧优于无SPP扰动的预报,而扰动积云对流和边界层过程中的参数较扰动云微物理过程中的参数影响更显著,且同时扰动积云对流、云微物理、边界层及近地面层参数化方案中的18个参数的集合预报效果优于扰动任何单一物理过程中的部分参数,表明SPP方案能够有效地提高中尺度降水概率预报技巧;从能量变化特征可知,不同物理过程的参数扰动对动能、内能和总能量的影响层次和特征有所不同,但总体而言,扰动前后各项能量基本相同;随机场时、空尺度敏感性试验发现,SPP扰动随机场时间、空间相关尺度对集合预报效果有明显影响,当扰动随机场选用12 h抗相关时间及截断波数20时,集合预报结果最优。上述结果表明,SPP随机参数扰动方案不仅能够有效提高集合概率预报效果,还能够提高集合降水概率预报技巧,具有良好的业务应用与发展前景。      

具有随机扰动和混合时滞的两层异质网络的同步研究

在现实生活中,很多复杂的系统不是由单个网络来表示,而是由一组相互依赖的网络系统来表示的.本文研究了具有随机扰动和混合时滞的两层异质网络的对应节点的同步控制问题.基于随机微分时滞方程的LaSalle不变原理和Lyapunov稳定性理论,采用牵制控制方法,对部分节点实施控制,给出了实现同步的充分条件.为了降低反馈控制的增益,结合自适应控制的方法,进一步弱化了两层异质网络实现同步的条件.最后,通过数值仿真,验证了理论结果的有效性.     

基于WRF模式的风电场短期风速集成预报方法研究

风能始源于大气的运动,具有很大的随机性和间歇性。风速预测是风电场风功率预测的基础,其准确性具有重要的意义。对于复杂地形条件下,风速的预报一直是各国研究的难点和重点。为了提高风电场短期风速预报的准确性,本研究采用多种边界层参数化方案来集成预报风速,将各单一边界层参数化方案预报的风速及相应的实测风速数据,应用随机森林算法建立集成预报模型,对风电场的短期风速进行集成预报研究。试验结果表明,采用集成预报风速方法,预报的风速误差相比于单一边界层参数化方案预报的风速误差明显减小,对研究区域的风速、风向等气象要素有着较好的模拟效果,能够有效提高风速预报的准确率。     

基于时序遥感的庐山自然保护区植被分类及其变化分析

自然保护区是生物多样性最丰富的区域,针对近年来庐山自然保护区森林生物多样性进行调查,了解保护区内植被的分布及其变化,对于保护庐山境内的林业资源具有重要的意义.论文利用2015-2018年Proba-Ⅴ卫星100m分辨率5d植被指数产品,使用最大值合成法、Hants时间序列谐波分析方法对数据进行平滑降噪处理,并采用随机森...     

摄动理论在腐蚀管线随机地震反应分析中的应用

埋地管线的腐蚀情况十分复杂,具有随机性的特点,从而导致其在地震激励下的反应必然具有随机性。本文在管线腐蚀离散状态模型和弹性地基梁原理的基础上,利用随机摄动理论推导给出了腐蚀管线在地震激励下位移和应力的解析表达式,并进行了均值和标准差的计算。实例分析中将该方法计算结果与Monte Carlo模拟方法计算结果进行了对比。结果表明,利用随机摄动方法可以快速、精确地求得腐蚀管线的随机地震反应。     

Joint probability density function of the stochastic responses of nonlinear structures

The joint probability density fimction （PDF） of different structural responses is a very important topic in the stochastic response analysis of nonlinear structures. In this paper, the probability density evolution method, which is successfully developed to capture the instantaneous PDF of an arbitrary single response of interest, is extended to evaluate the joint PDF of any two responses. A two-dimensional partial differential equation in terms of the joint PDF is established. The strategy of selecting representative points via the number theoretical method and sieved by a hyper-ellipsoid is outlined. A two-dimensional difference scheme is developed. The free vibration of an SDOF system is examined to verify the proposed method, and a flame structure exhibiting hysteresis subjected to stochastic ground motion is investigated. It is pointed out that the correlation of different responses results from the fact that randomness of different responses comes from the same set of basic random parameters involved. In other words, the essence of the probabilistic correlation is a physical correlation.     

Study on inelastic displacement ratio spectra for near-fault pulse-type ground motions

In displacement-based seismic design, inelastic displacement ratio spectra (IDRS) are particularly useful for estimating the maximum lateral inelastic displacement demand of a nonlinear SDOF system from the maximum elastic displacement demand of its counterpart linear elastic SDOF system. In this study, the characteristics of IDRS for near-fault pulse-type ground motions are investigated based on a great number of earthquake ground motions. The in? uence of site conditions, ratio of peak ground velocity (PGV) to peak ground acceleration (PGA), the PGV, and the maximum incremental velocity (MIV) on IDRS are also evaluated. The results indicate that the effect of near-fault ground motions on IDRS are signifi cant only at periods between 0.2 s - 1.5 s, where the amplifi cation can approach 20%. The PGV/PGA ratio has the most signifi cant in? uence on IDRS among the parameters considered. It is also found that site conditions only slightly affect the IDRS.     

海岸与海洋工程多种海洋环境动力要素联合设防标准研究

海岸与海洋工程建筑物遭受多种海洋环境动力要素（浪、流、潮和风等）的共同作用,由此引发的荷载的联合设防标准是海岸与海洋工程设计与建造的重要依据。本文分析了多种确定海洋动力要素联合设防标准的方法的研究进展,包括全概率方法、随机模拟法、降维法、正态变换法、多维理论分布法、Copula函数法等。重点阐述了近30 a取得的主要研究成果,分析了各种方法的特点和不足,从普适性多维最大熵模型法、多维复合分布法、结构响应的神经网络算法、防灾结构可靠度和环境等值线法确定不利荷载组合五个方面归纳了联合设防标准研究的前沿和热点问题,并对未来的研究重点和方向进行了展望。     

随机森林算法在全球干旱评估中的应用

干旱是发生频率最高,造成社会、经济损失和生态破坏最严重、最广泛的自然灾害之一,因此对干旱进行可靠、有效的评估十分重要.本文以月平均降水、月平均温度、月最高温度、月最低温度、土壤湿度、蒸散发、NDVI、叶绿素荧光等作为解释变量,以基于SPI的干旱等级作为目标变量,采用随机森林算法,以2007-2012年的数据作为训练数据...     

震源机制参数对模拟地震动场速度脉冲的影响

近断层区域脉冲型地震动对于大跨度工程结构地震响应具有重要影响,然而大震近场记录的匮乏使得探究脉冲型地震动的特征较为困难．本文借助基于运动学震源模型的地震动合成方法,合成不同震源机制参数情况下的近场地震动场．采取基于能量的速度脉冲识别方法,提取合成地震动场中的速度脉冲并计算脉冲周期和幅值,分析震源机制参数对速度脉冲空间分布及脉冲特征参数的影响规律．研究表明：断层走向变化主要影响脉冲型地震动的方位;倾角和滑动角主要影响脉冲型地震动的数量和分布方位;脉冲型地震动更易出现在与断层走向斜交的方向上,在垂直断层走向方向上脉冲型地震动分布相对较少;走向对脉冲特征参数影响很大;相对于脉冲周期,断层倾角对脉冲幅值影响更显著;倾滑断层引起的垂直分量脉冲周期明显大于其他震源机制情况．