地下水资源遥感评估技术研究进展

地下水的赋存和埋深是地下水资源勘察的重要内容。遥感技术具有数据获取快、综合成本低、观测尺度大等诸多优势。基于遥感的地下水资源评估技术一直受到研究人员的关注,也是遥感应用研究中的热点和难点。回顾总结了遥感技术在评估地下水赋存和埋深领域的应用与研究进展,根据不同评估技术的特点将其划分为单因子模型评估法、多因子综合模型评估法、重力卫星数据评估法3种。得出以下结论: ①地下水遥感评估技术经过多年发展,模型方法更加多样,精确度不断提高,可以作为传统地下水资源勘察的重要辅助手段; ②遥感评估地下水赋存的研究发展迅速,但针对地下水埋深信息的评估研究进展相对缓慢; ③高时空分辨率遥感技术和机器学习技术的结合运用、无人机遥感技术的应用是地下水资源遥感评估技术的未来发展方向。     

天气雷达组合风场显示产品的检验评估

采用绝对误差、相对误差、皮尔逊相关系数、样本数量分布图等统计方法对中国气象局气象探测中心下发的2012年8月至2017年7月天气雷达组合风场显示产品进行质量评估,结果表明:①该产品与探空风场有较高的相关性,两种资料没有系统性差异,风向相关性优于风速;②随高度升高,该产品和探空资料的相关系数变差,500hPa以下高度的风场数据可用性较高;③产品质量与降水有着密切的关系,天气尺度的稳定性降水有利于提高风场反演质量,非气象回波、强对流天气情况下雷达反演风场质量均会下降。④产品质量与地形复杂程度有一定的关系。     

CCSM4模式对东北气温和降水的模拟及预估

利用东北地区162个气象观测站逐月气温和降水资料对CCSM4模式的模拟性能进行了评价,并预估了2021—2050年东北地区的气候变化情景。结果表明:CCSM4模式长期历史气候模拟实验模拟的1961—2005年月平均气温、降水量值能较好地再现东北区域年平均气温、降水量的空间分布形态,但气温模拟值比观测偏低,91. 4%站点误差在1. 5℃以内;降水中心比观测略偏北,全区平均偏多35. 18 mm。2021—2050年东北区域年平均气温呈增温趋势,高纬度地区的增温幅度明显大于低纬度地区,与基准年相比,RCP2. 6、RCP4. 5和RCP8. 5情景下全区分别偏高6. 00℃、5. 86℃和6. 42℃。年降水量分布呈东南向西北递减的形态,降水大值中心出现在东南部吉林与辽宁交界处,RCP2. 6、RCP4. 5和RCP8. 5情景下全区分别偏多15. 2%、3. 1%和2. 0%。     

应用主成分构建的暴雨致灾能力评估指数及其应用

为了构建合理的四川暴雨致灾能力评估指数(简称:评估指数),本文对2008~2018年四川地区126次致灾性暴雨过程,选取刻画暴雨特征的8个降水量因子,利用总体主成分和阈值法确立因子的权重及阈值,由此建立了评估指数模型。经历史个例反演及预报个例的评估应用表明:(1)暴雨区域的平均雨量值,≥25mm/h的面积及大暴雨面积是影响四川暴雨致灾能力强弱的关键因子,利用主成分构建的评估指数较好的反映了历次暴雨过程的致灾能力,当指数达0.8以上时,一般对应着大型及以上暴雨灾害。(2)结合经济损失及气象灾害评估分级处置标准,将评估指数划为4个等级。基于此,利用每日08时和20时四川省气象台订正的0.05°×0.05°预报降水数据,输入评估指数模型计算未来3d的指数及对应的致灾能力落区等级空间分布。实际应用表明,评估指数模型对评估暴雨过程的整体致灾能力及具体的暴雨致灾能力落区等级分布有显著的实用性。      

降水现象仪观测应用评估

利用2017年9月至2018年8月北京20个站降水现象仪采集数据与人工平行观测数据,对降水现象仪进行了对比评估。结果表明:降水现象仪的缺测率为0.01%,空报率为0.6%,捕获率为93.5%,漏报率为27.9%,错报率为10.0%。从统计结果可知,降水现象仪的缺测率、空报率较低,捕获率较高,体现出设备性能良好的一面,漏报率和错报率偏高,表明设备漏识别和错误识别的情况较多,漏报主要发生在弱降水过程中,错报主要出现在毛毛雨的识别上。设备测量和人工观测降水开始时间一致性较好,终止时间一致性偏差;降水现象仪现存问题:在大雨强时易出现雨滴叠加误识别,在小雨强时识别率会降低,在无降水错误输出降水现象方面缺少质控。     

基于最优概率的中期延伸期过程累计降水量分级订正预报

采用ECMWF集合预报降水量资料和中国降水量观测资料,研发了基于最优概率的过程累计降水量分级订正预报(OPPF)技术,并在遵循总体技术思路的基础上设计出三种不同的OPPF计算方案(OPPF1、OPPF2、OPPF3),继而选用2015—2017年汛期(5—9月)中国91次区域性强降水过程进行回报试验和预报效果对比评估,结果表明:(1)在中期延伸期预报时效(96~360小时),对强降水和有无降水的预报效果,三种OPPF均明显优于集合平均(EMPF)和控制预报(CTPF);对中等以上或较强以上强度降水的预报效果,OPPF1和OPPF3明显优于CTPF、与EMPF基本接近。(2)三种OPPF相比,OPPF3的预报效果较OPPF1总体略胜一筹,两者均好于OPPF2。(3)预报效果存在明显的地域差异,南方地区强降水预报的TS评分明显大于北方地区,且OPPF3预报效果明显优于EMPF;在96~240小时预报时效,东北地区东部OPPF3强降水的预报效果也明显好于EMPF。      

华南地区定点形变预测指标建设

基于《中国震例》及其它相关资料,构建华南地区定点形变预测指标体系,分类整理形变干扰库和形变异常库,列举出部分预测效能较好的形变指标,结果表明：华南地区区分干扰和前兆异常的工作量较大,排除干扰后实际发生的前兆异常次数不多。各省均有少量测项对于台站周边200～300 km范围内ML4.5地震有较好的映震效果。华南地震预测指标体系开展的一系列建设工作,将对未来更有效更科学地利用前兆观测数据打下基础。     

对IPCC第六次评估报告中有关干旱变化的解读

政府间气候变化专门委员会（IPCC）于2021年8月发布了第六次评估报告（AR6）自然科学基础卷的决策者摘要,主要对自2013年第五次评估报告（AR5）以来的气候变化科学研究进展进行了系统的评估,并使用新一代气候模式在新的共享社会经济路径情景下对未来气候变化进行了预估。本文基于AR5和AR6相关章节素材,解读了干旱变化的评估结论。     

Loss of energy dissipation capacity from the deadzone in linear and nonlinear viscous damping devices

In a viscous damping device under cyclic loading, after the piston reaches a peak stroke, the reserve movement that follows may sometimes experience a short period of delayed or significantly reduced device force output. A similar delay or reduced device force output may also occur at the damper’s initial stroke as it moves away from its neutral position. This phenomenon is referred to as the effect of “deadzone”. The deadzone can cause a loss of energy dissipation capacity and less efficient vibration control. It is prominent in small amplitude vibrations. Although there are many potential causes of deadzone such as environmental factors, construction, material aging, and manufacture quality, in this paper, its general effect in linear and nonlinear viscous damping devices is analyzed. Based on classical dynamics and damping theory, a simple model is developed to capture the effect of deadzone in terms of the loss of energy dissipation capacity. The model provides several methods to estimate the loss of energy dissipation within the deadzone in linear and sublinear viscous fluid dampers. An empirical equation of loss of energy dissipation capacity versus deadzone size is formulated, and the equivalent reduction of effective damping in SDOF systems has been obtained. A laboratory experimental evaluation is carried out to verify the effect of deadzone and its numerical approximation. Based on the analysis, a modification is suggested to the corresponding formulas in FEMA 356 for calculation of equivalent damping if a deadzone is to be considered.     

Minimal cut-based recursive decomposition algorithm for seismic reliability evaluation of lifeline networks

In this paper, a new probabilistic analytical approach, the minimal cut-based recursive decomposition algorithm (MCRDA), is presented to evaluate the seismic reliability of large-scale lifeline systems. Based on the minimal cut searching algorithm, the approach calculates the disjoint minimal cuts one by one using the basic procedure of the recursive decomposition method. At the same time, the process obtains the disjoint minimal paths of the system. In order to improve the computation efficiency, probabilistic inequality is used to calculate a solution that satisfies the prescribed error bound. A series of case studies show that MCRDA converges rapidly when the edges of the systems have low reliabilities. Therefore, the approach can be used to evaluate large-scale lifeline systems subjected to strong seismic wave excitation.