神经网络在卫星钟差短期预报中的应用研究

本文针对卫星钟差的特点,提出了基于神经网络的卫星钟差短期预报模型,给出了基于径向基函数(RBF)网络进行卫星钟差预测的基本思想、预测模型和实施步骤,并对比分析了神经网络模型与灰色系统理论模型的区别.为验证本文提出的预报模型的可行性和有效性,利用GPS卫星钟差数据进行钟差预报精度分析,并与灰色系统模型进行对比分析.仿真结...     

有色噪声情况下状态预测值修正的Kalman滤波

利用线性最小方差估计方法,以正交投影理论为工具,推导了动态线性系统在状态噪声为有色噪声情形下的状态预测值及其相应的协方差阵。在形式上,此预测值比经典Kalman滤波预测值多出一项,该项包含了前一时刻的新息。对新预测值进行分析,得出了有色状态噪声条件下Kalman滤波的新算法,扩展了经典Kalman滤波的应用范围。最后通过一个模拟算例,证明了该算法的有效性。     

汶川8.0级地震前地震活动能量场中短期异常

本文应用随机函数理论,将地震释放能量作为地震活动场的基本要素,采用自然正交函数(或称经验正交函数)展开方法,讨论了2008年汶川8.0级地震前区域地震活动能量场的中短期时空异常.结果表明,汶川8.0级地震前震源周围区域能量场的几个主要特征值对应的特征向量(典型场)的时间权重因子出现了明显中长期异常变化,这可能是汶川地震...     

重力时变的数学逼近

研究了根据时域内离散的重复重力测量数据获取连续重力变化的方法。分析比较了多种不同的插值、拟合和滤波方法的优缺点 ,认为Akima样条插值法、正交多项式拟合法和卡尔曼滤波法对重力数据处理效果较好。以华北 6 3号相对重力点和香山绝对点为例给出了处理结果 ,并对三种方法的意义和适用范围进行了讨论。     

利用经验正交函数绘制低频天气图的研究

根据NCEP/NCAR1再分析资料及GFS模式资料,利用经验正交函数分解及Morlet小波变换方法,制作EOF低频天气图。与Butterworth滤波方法提前设定低频周期不同,该方法遵从大气自身的时-频变化特征,能够及时调整显著周期,提取研究时段的主要低频振荡。跟踪分析表明:EOF低频天气图上的低频系统的准周期性和准定常性都较为稳定,能够反映大气环流的主要特性。比较而言,在EOF低频天气图上,中低纬地区的主要低频系统的位置及气流的辐合区更接近实际大气的主要特征。而Butterworth低频图对中高纬低频系统的刻画能力更强。可综合两种低频图的特点加以利用。另外,利用GFS模式的预报场获取未来1~10 d的EOF低频预报图,将其用于延伸期预报,可增长低频天气图方法的预报时效。     

新疆近半个世纪以来季节性干旱变化特征及其影响研究

系统分析新疆不同季节的干旱时空分布,讨论干旱对新疆农业生产的影响,研究结果表明:1新疆四季干旱整体异常均表现为北疆旱(湿润)南疆湿润(旱)或西部干旱(湿润)东部湿润(干旱)2种基本结构。新疆夏季和冬季有向湿润或涝的趋势发展;2北疆西部及北疆南部干旱影响范围减小趋势明显;冬季干旱影响范围减小明显;3北疆地区的受旱面积增加趋势不显著,南疆地区和东疆地区受旱面积显著增加,干旱除受降水影响外,还受到抗旱灌溉设施、抗旱能力、耕地面积的影响。     

Precipitation patterns and associated hydrological extremes in the Yangtze River basin,China, using TRMM/PR data and EOF analysis

Abstract

A decadal-scale study to retrieve the spatio-temporal precipitation patterns of the Yangtze River basin, China, using the Tropical Rain Mapping Mission, Precipitation Radar (TRMM/PR) data is presented. The empirical orthogonal function (EOF) based on monthly TRMM/PR data extracts several leading precipitation patterns, which are largely connected with physical implications at the basin scale. With the aid of gauge station data, the amplitudes of major principal components (PCs) were used to examine the generic relationships between precipitation variations and hydrological extremes (e.g. floods and droughts) during summer seasons over the past decade. The emergence of such major precipitation patterns clearly reveals the possible linkages with hydrological processes, and the oscillations in relation to the amplitude of major PCs are consistent with these observed hydrological extremes. Although the floods in some sections of the Yangtze River were, to some extent, tied to human activities, such as the removal of wetlands, the variations in major precipitation patterns are recognized as the primary driving force of the flow extremes associated with floods and droughts. The research findings indicate that long-distance hydro-meteorological signals of large-scale precipitation variations over such a large river basin can be successfully identified with the aid of EOF analysis. The retrieved precipitation patterns and their low-frequency jumps of amplitude in relation to PCs are valuable tools to help understand the association between the precipitation variations and the occurrence of hydrological extremes. Such a study can certainly aid in disaster mitigation and decision-making in water resource management.

Editor Z.W. Kundzewicz; Associate editor A. Montanari

Citation Sun, Z., Chang, N.-B., Huang, Q., and Opp, C., 2013. Precipitation patterns and associated hydrological extremes in the Yangtze River basin, China, using TRMM/PR data and EOF analysis. Hydrological Sciences Journal, 57 (7), 1315–1324.     

改进的正交多项式变换在地震资料去噪中的应用

水平叠加虽然在很大程度上压制了噪声,提高了地震剖面的信噪比,但CMP遭集上还存在不少不是一次波的规则干扰和随机噪声,不利于叠前资料的岩性反演和叠后资料的波阻抗反演.本文提出了基于改进的正交多项式变换压制地震资料中随机噪声的方法,其优势在于:通过对不同时间信号的奇异值分解,确定有效信号正交多项式系数谱的阶数;再利用小波变换,改善有效信号和噪声在低阶上的混叠.文中给出了具体处理的过程,数据试验和实际资料的处理结果表明该方法不仅能有效地压制噪声,而且还能较好地保护地震数据中AVO变化特征.     

1960—2005年东北地区降雪变化特征研究

利用国家气象信息中心提供的逐日降水和逐日天气现象台站资料,在运用旋转经验正交函数（Rotated Empirical Orthogonal Function, REOF）和相关分析进行降雪分区的基础上,重点研究了46 a来东北地区降雪的时空分布、演变特征和长期气候趋势。结果表明：东北地区的山地是主要的降雪地区,而平原及平原南部是降雪较少的区域,降雪区域差异明显。在空间上,大兴安岭北部（长白山地区）是降雪增加（减少）最大的地区,小兴安岭地区（平原地区）是降雪增加（减少）较明显的地区。在时间上,东北北区降雪量呈增加趋势,且在20世纪90年代发生了突变,目前增加趋势显著,而东北南区降雪量是减少的。     

三轴应力作用下岩盐溶解速率影响因素分析

利用自行研制的三轴岩盐溶解试验机,实现在三轴应力条件下岩盐试样溶解试验。进行三轴应力条件下溶液浓度、温度、流量以及偏应力4个因素相互耦合状态的岩盐溶解速率正交试验,研究各个因素对岩盐溶解速率的影响规律。对任意两个影响因素分别进行二元线性回归,根据其标准回归系数对岩盐溶解速率相对重要性比值构建判断矩阵,运用层次分析法计算各个影响因素的权值。研究结果表明,岩盐溶解速率随着浓度增大迅速降低,随着温度升高而增大,随着流量增大缓慢增加,但变化并不明显;随着偏应力增大先减小,后缓慢增大。极差分析和权值计算结果表明,岩盐溶解速率影响因素主次关系依次为浓度、温度、流量和偏应力。4个因素对岩盐溶解速率影响权值大小依次为0.570、0.384、0.048、0.005,其中浓度和温度两个影响因素权重占到95%。