基于字典学习的声速剖面重构和反演

声速剖面（Sound Speed Profile,SSP） 是海洋环境观测的重要要素之一,引入遥感参数进行SSP 反演可以实时获取声速数据。反演首先需要依托精确的基函数对声速场进行降维表示,本文提出一种利用非线性基函数-学习字典（Learned Dictionaries,LDs） 提高降维精度的方案,并使用在多源信息融合上表现良好的自组织竞争型神经网络算法（Self-organizing Map,SOM） 对南海海域进行SSP 反演。实验结果使用均方根误差（Root Mean Square Error,RMSE）作为精度评估。实验结果显示：LDs 较传统基函数-经验正交函数（Empirical Orthogonal Functions,EOFs） 的降维精度在使用三阶基函数时提升0.13 m/s,五阶基函数提升0.07 m/s。使用五阶基函数进行反演,LDs 的反演精度为3.01 m/s,低于EOFs 的反演精度2.47 m/s。其原因为反演误差在机器学习训练基函数时被放大,导致所求得反演系数欠优。LDs 基函数较之传统的EOFs 能够有效突破正交性的限制,更精确地表示声速的扰动,达到了更高的降维精度,为声学信号处理任务的基函数学习提供一种方案。     

气候变化研究中复Hermite 矩阵解的统计和物理意义

复经验正交分析在气象学和海洋学研究领域有着广泛的应用,其核心部分就是求解复Hermite矩阵的特征值、复特征向量和复主成分.但是,在以往的研究中,并没有讨论复Hermite矩阵解的统计和物理意义.研究证明,复Hermite矩阵的特征值反映了方差贡献、异常能量,复特征向量本身并没有明确的物理意义,而有明确的统计意义.但是复主成分有清晰的物理意义.并且其实部和虚部不是独立的.因此,在研究二维矢量场变化的优势模态时,只能使用一维线性回归分析方法.     

热带印度洋偶极子事件和副热带印度洋偶极子事件的联系

分别对热带印度洋偶极子事件和副热带印度洋偶极子事件的时间序列进行了周期分析。结果表明,热带印度洋偶极子事件的主要振荡周期为2 a和4 a,而副热带偶极子事件的主要振荡周期为8 a;对整个印度洋海区的海表温度距平进行2~8 a的带通滤波,发现未滤波之前,2个事件的相关性很低,而在进行了滤波之后,2个事件的相关性有很大的提高,并且当副热带印度洋偶极子事件超前热带印度洋偶极子事件9个月时,二者具有很强的相关性。通过对温度场和风场的分析,从物理上解释了2个事件之间的相互联系。     

玄武岩纤维黄土抗剪强度变化规律与最优配合比分析

基于正交试验设计,进行固结不排水三轴(CU)试验,对试验结果进行极差和方差分析。并在控制含水率、压实度不变的条件下,研究玄武岩纤维黄土抗剪强度指标随纤维掺量的变化规律。结果表明:含水率、压实度、玄武岩纤维掺量、围压都是抗剪强度的显著影响因子;方差分析得到的局部最优配合比为含水率11%,压实度0.95,玄武岩纤维掺量0.4%;通过对最优配合比作进一步研究发现,黏聚力随纤维掺量的增加先增大后减小,当纤维掺量在0.4%左右时,黏聚力最大;纤维掺量为0.2%时,内摩擦角明显减小,纤维掺量为0.8%时,内摩擦角发生了较为显著的升高;其余的相差都不大,内摩擦角和掺量呈现上凹形曲线,实际工程中应控制纤维掺量不少于0.2%。     

1971-2010 年重庆蔬菜气候生产潜力特征分析

利用重庆地区1971-2010年34个地面气象站日值数据集,结合周广胜气候生产潜力模型,采用线性回归、Mann-Kendal突变、经验正交函数（EOF）等方法分析重庆地区蔬菜气候生产潜力。结果表明：重庆地区年平均蔬菜生产力呈下降趋势,并存在明显的突变,主要是由于降水量的减少;全市蔬菜气候生产潜力空间分布呈现渝东南、渝东北偏西地区偏高的特点, 局地差异也比较明显。重庆气候处于暖湿型气候时对蔬菜的生长最为有利。     

地质力学模型相似材料配比的正交试验研究

选择正确的相似材料是进行地质力学模型试验的前提,然而,选择合适的材料配比是成功模拟原型工程的关键。经过对大量的相似材料研究现状的调研,在借鉴前人经验的基础上,选择以铁矿粉、重晶石粉、石英砂为骨料,松香酒精溶液为胶结剂,石膏为调节剂的铁晶砂胶结剂作为模型试验的相似材料。采用正交试验法进行配比试验,选择了4因素3水平的正交试验表设置,一共9组配比试验方案,制作小模型试块。通过对小模型试块的物理力学性质试验,获得了相似材料密度、抗压/拉强度、弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角等参数指标,运用极差分析法分析了各个因素对相似材料参数指标影响的主次关系以及影响的规律特性。试验发现,胶结剂浓度对相似材料的主要参数指标影响显著。     

基于多元统计的竖井井壁安全评价模型研究

竖井井壁在复杂应力条件下的非采动破坏严重威胁着矿井的生产安全,如何准确、快捷评价其安全性一直是相关研究者们的关注重点。通过建立考虑应力-渗流-温度三场耦合的竖井井壁计算模型,结合正交试验设计原理和多元统计法,研究了大直径竖井井壁在非采动情况下的主要破坏形式,找到了主要影响因素。建立了一种安全性评价模型用于快速简捷地对工程对象进行预测和评估,可对井壁监测方案提供参考。最后利用文中方法对温家庄铁矿竖井工程进行了分析,验证了安全评价模型的可行性。     

海洋平台板架结构简化评估对比研究

在海洋浮体平台设计初期,为了快速评估设计方案的结构强度水平,需要研究高效的简化方法。本文基于正交异性板理论,综合了平面应力和横向弯曲两种承载方式,改进了板架结构的正交简化评估方法。改进方法克服了原来只针对单一载荷型式的局限性,可以满足组合载荷状态下板架参数的等效变换。为了验证改进方法的适用性和精度水平,分别采用常规方法和改进方法,针对某案例平台的局部板架结构和整体结构开展了强度评估。评估结果表明,采用改进方法得到的结构区域应力水平误差在15%以内,满足初始阶段总强度评估的精度要求。     

粉煤灰的火法改性及其在废水处理中的应用

应用正交实验设计理论,在粉煤灰中添加助熔剂(Na2CO3),在800~900℃的高温下熔融,然后与NaOH溶液混合进行火法改性。多种实验方式对比得知,火法改性粉煤灰是废水中重金属最好的吸附剂。火法改性后粉煤灰处理废水的最优改性产品配比为:原状粉煤灰与Na2CO3的比例为1∶2;所用NaOH的浓度为1 mol/L;烘干温度为100℃。改性前后的扫描电镜照片及X射线衍射图的对比分析结果表明,粉煤灰的吸附性孔道随温度升高而增多,温度达300℃时为最佳,其比表面积增大,同时产生新的矿物相(A型和Na-P型沸石),吸附能力提高。而温度高于300℃时,吸附孔道被烧得塌陷或堵死,因而降低了吸附率。     

用TOPEX/POSEIDON高度计数据分析热带大西洋海面高度距平的低频变化

利用1992年10月~2002年7月的TOPEX/POSEIDON(T/P)卫星高度计月平均格点数据分析了热带大西洋(15°S~25°N,5°~50°W)海面高度距平的低频变化。由热带大西洋大约10 a海面高度距平变化的标准差分析得到:在赤道附近海区(2°~5°N,25°~45°W)、非洲沿岸海区(11°~16°N,16°~18°W)海面高度波动剧烈。对海面高度距平进行经验正交函数(EOF)分析,得到EOF的3个模态分别占有方差比例为51.5%,13.2%和7.9%。第一模态揭示的是热带辐合带(ITCZ)的季节性迁移导致海面高度距平沿着ITCZ平均位置经向倾斜的1 a周期变化,第一模态还显示了太阳辐射的季节差异引起南北两个海盆海面高度的整体升降。第二模态描述了中心分别位于(3°N,40°W)和(7°N,45°W)附近两个涡漩的变化。第三模态表征的是几内亚海湾上升流和赤道北部下降流在6~7月强度达到最大。对EOF时间系数曲线的经验模态分解(EMD),结果表明热带大西洋低频变化包含的成分主要有:0.5,1,2,4和6 a。其中1 a周期是热带大西洋海面高度变化最主要的周期成分,0.5 a周期和2 a周期也是热带大西洋海面高度变化的重要形式;而4 a和6 a周期所占的比例较小。另外EMD方法还分解出1997~1998年太平洋El Nino事件对热带大西洋海面高度的影响。