利用奇异谱分析提高极移中长期预报精度

由于空间大地观测数据传输耗时及处理过程复杂, 导致极移测量值的获取存在时延, 无法满足对高精度的极移预报值有重大需求的应用领域. 针对极移复杂的时变特性, 提出一种基于奇异谱分析(singular spectrum analysis, SSA)的预报方法. 首先用SSA分离提取极移时序中的高频组分与低频组分; 其次建立最小二乘(least square, LS)外推与自回归(AutoreGressive, AR)模型对极移高频和低频组分进行组合预报. 结果表明, SSA方法能够准确地分离和提取极移低频和高频组分, 对低频和高频组分组合预报可以显著改善极移的中长期(30--365d)预报精度, 与国际地球自转和参考系服务局(International Earth Rotation and Reference Systems Service, IERS)提供的A公报中的极移预报值相比, SSA方法对极移PMX分量(本初子午线方向)和PMY分量(西90$^\circ$子午线方向)的中长期预报精度改进最高分别可达45.97%和62.44%. 研究结果验证了SSA方法对极移中长期预报改进的有效性.     

Undrained monotonic shear behavior of marine soft clay after long-term cyclic loading

Abstract

In the coastal area, nearshore and offshore structures have been or will be built in marine soft clay deposits that have experienced long-term cyclic loads. Therefore, the mechanical behavior of marine clay after long-term cyclic loading needs to be investigated. In this research, a series of monotonic and cyclic triaxial tests were carried out to investigate the postcyclic mechanical behavior of the marine soft clay. The postcyclic water pore pressure, shear strength and secant stiffness are discussed by comparing the results with the standard monotonic test (without cyclic loading). It is very interesting that the postcyclic behavior of marine soft clay specimen is similar to the behavior of overconsolidated specimen, that is, the specimen shows apparent overconsolidation behavior after long-term cyclic loading. Then relationship between the overconsolidation ratio and the apparent overconsolidation ratio is established on the basis of the theory of equivalent overconsolidation. Finally, a validation formula is proposed which can predict the postcyclic undrained shear strength of marine soft clay.     

石崆山Ⅱ段岩质高边坡稳定性的工程地质系统分析研究

岩质高边坡稳定性的分析评价涉及工程地质学、岩体力学、计算科学等多学科交汇的问题,是一较为复杂的系统工程问题。在系统分析岩质高边坡赋存的地质背景和环境条件的基础上,采用系统分析评价、综合集成的方法应是研究分析和解决该问题的有效和最佳方法。针对漳龙高速公路石崆山Ⅱ段岩质高边坡工程,在系统分析边坡工程地质特性的基础上,采用赤平极射投影法和有限单元(FEM)法等,进行综合评价和系统分析,获得的稳定性结论,已正常运营使用若干年,反映了系统分析,综合评价方法是成功和有效的。它表明,综合评价、系统分析应是岩质高边坡稳定性评价分析的重要途径;它的综合内容和集成方式及其完善与工程实用性,有待进一步深入的研究和工程实践的运用及其经验的积累。     

On the “rotational angular momentum” of the oceans and the corresponding polar motion

Periodic polar motions caused by ocean tides are predicted. In the Liouville equations for rotational motion the complete excitation functions for the ocean tides have to be used. This does not depend on the fact that hydrodynamical ocean tide models do not consider the centrifugal acceleration. The observable polar motion of the Celestial Ephemeris Pole CEP (more exactly: the terrestrial location of the CEP) is tabulated for the ten ocean tides M₂, S₂, N₂, K₁, O₁, P₁, M f, M f′, M m, Ssa. Typical amplitudes for the largest ocean tides are 0.4 milliarcseconds. This is within the reach of geodetic VLBI and SLR observations.     

The outer core rotation about an inclined axis from geomagnetic secular variations (Mitteilungen des Zentralinstituts für Physik der Erde,Nr. 1832)

Non-axisymmetric motions of the outer core of the Earth are important for the dynamo problem and the excitation of the decade variations of the polar motion. The components of the vector of a rigid rotation of the outer core about an inclined axis were estimated by a first-order approximation of the frozen- field theory of the geomagnetic secular variation from 1903.5 to 1975.5. The trends and quasi-periodic constituents of these quantities were computed. It was shown that the position and time behaviour of the rotational pole of the outer core differ considerably from the well-know co-ordinates of the dipole axis. Some periods of the equatorial components of the rotational vector are comparable with those of the axial component previously derived for a pure axial rotation. Additionally, the time behaviour of the pole path shows events like the well-known Markowitz wobble but naturally with other extent. These and other results suggested that the investigations are worth to be continued in future by some physical interpretations.     

基于动态极坐标参数化的遥感影像匹配方法

图像匹配作为三维重建至关重要的环节,其精度直接影响了平差优化、正射校正等模块的精度。对于城镇、农场等特征密集型区域,特征距离小,相似性强,易于匹配图像;而针对草地、沙漠等特征不明显区域,特征距离大,如果使用特征点匹配的方法,严格阈值下难以获得足够数量的匹配对,放宽阈值又将引入较多误匹配对,这也是导致稀疏点云不够均匀的原因之一。在此场景下,本文提出了基于动态极坐标参数化的无人机正视影像匹配算法,首先对图像做极坐标参数变化,采用动态策略解决极轴方向采样不均匀的问题,使用最小二乘法对得到的极坐标影像对做位移方向上的匹配,匹配后得到的旋转量和平移量,将该结果和SIFT算法的结果做比较。本文设计了2组实验,即参数已知的解算实验和参数未知的解算实验,且每组实验进行3次。在同等配置的计算机上,对两张7360像素×5400像素,32位的影像,本文方法的位姿解算时间相比SIFT的时间减少约57%,二者求得的位姿差通常小于1%。结论表明二者的结果在精度上表现相当,在时间上明显优于SIFT算法,具有实际的应用价值。     

基于卫星地面站天线状态预测的任务再规划

集成运行控制系统(Integrated Operation and Control System,IOCS)是极轨气象卫星地面应用系统的重要系统之一,其主要作用之一是规划多卫星地面站接收任务,确保全球资料的完整获取。当卫星地面站某个天线出现异常或不可用时,若仍按原有的任务规划进行数据接收,将直接造成全球资料的不完整,因此需要研究卫星地面站天线状态的预测和相应的任务再规划技术,从而及时发现和处理卫星地面站的天线异常、降低连续多轨数据接收失败风险,最终达到提高极轨气象卫星数据接收成功率的目的。文章设计了基于统计分析的卫星地面站天线状态预测方法,并研究了对后续系统运行改变最小、易实现和结果可复核的任务再规划方法。     

北极和南极表面温度对中低纬度海洋热强迫的响应

利用耦合了平板海洋模型的全球气候模式进行了大量的格林函数实验,以探究两极地区对于施加在中低纬度海域的热强迫的气候响应。结果表明,北极地区的气候不仅受到距离较近的北太平洋与北大西洋的影响,远离北极的热带太平洋以及南太平洋也对其气候有显著的影响,南极地区的气候则主要是受到邻近的南大洋的影响。通过经验正交函数法的进一步分析发现,北极响应最显著的区域包括波弗特海(Beaufort Sea)、拉普捷夫海(Laptev Sea)以及北极中心区附近;南极地区的响应主要集中在别林斯高晋海(Bellinsgauzen Sea)区域。另外,利用温度归因法对辐射反馈过程和大气能量输运分解发现,北极地区表面温度的响应主要是受到了反照率反馈以及垂直递减率反馈的影响,而南极地区的响应则主要是反照率反馈发挥了作用。     

用于极地的中尺度大气模式Polar MM5的改进和检验

介绍了一个用于极地研究的中尺度大气模式———Polar MM5,阐述了该模式区别于标准的中尺度大气模式MM5的动力学和物理特征。利用Polar MM5获得了10 d的模拟结果表明,Polar MM5能较好地模拟高纬度地区近地面气象变量特征,尤其是对近地面温度和水汽混合比可得到高精度模拟结果,证实了在高纬度地区对标准MM5所进行的物理参数化方案的改进是切实有效的。     

极地产适冷脂肪酶菌株的酶学性质研究

从南北极环境样品中分离到7株产脂肪酶的细菌,经16SrDNA序列分析表明,这些细菌分别属于假交替单胞菌属（Pseudoalteromonas）和嗜冷杆菌属（Psychrobacter）．采用p-NPP法对这7株细菌所产的脂肪酶进行酶学性质研究,结果显示这些酶的最适作用温度在30～40cC、最适作用pH值在7—8之间,在低温下能保持较高的剩余活力,对热敏感,属于适冷脂肪酶．其中假交替单胞菌（Psychrobacter sp．7342）所产脂肪酶具有低温下酶的剩余活力高、有效作用温度和pH范围广、热稳定性较好及对多种金属离子抗性强等特点．该菌株能利用多种单一氮源和碳源产酶,最适产酶温度为25℃．在此基础上进行正交实验分析得到了该菌株的最佳发酵条件为：蛋白胨和淀粉含量各为1．33％,酵母膏含量为0．3％,温度为25℃．