基于SHAP值机器学习的江西暖季暴雨预报因子重要性分析

机器学习模型（Machine Learning,ML）的不可解释性给其在气象业务中的应用带来了挑战。模型解释和可视化是解决这一问题的有效途径。文中将SHAP值应用于天气预报ML模型解释,研究了江西省暖季暴雨模型的预报因子对预报结果的影响。分别选取2016—2020年、2021—2022年4—9月ECWMF（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts）高分辨率数值模式物理量及国家站降水观测数据进行XGBoost 建模与模型解释。结果表明,全局重要性排名前4位依次是总降水（重要性42.70%）、850 hPa比湿（重要性11.17%）、925 hPa相对湿度（重要性10.44%）、500 hPa相对湿度（重要性 9.16%）。个例分析表明,命中个例中高重要性物理因子在暴雨区的 SHAP 值较大,漏报（空报）个例在漏报（空报）区域高重要性物理因子的SHAP值偏小（偏大）。SHAP值从全局和局部可定量给出ML模型有物理意义的解释,解释结果与天气学原理和业务经验较一致,有利于ML在气象业务中的深入应用。     

滑坡稳定性分析与安全系数取值研究

在地质灾害中,滑坡灾害分布最广、发生频率最高、危害最大,是我国地质灾害防治的主要对象。滑坡研究的主要任务之一是稳定性分析。论文针对三板溪水电站进水口滑坡和水布垭水电站大岩淌滑坡,分别采用刚体极限平衡法、块体单元法、有限单元法对稳定安全系数和条间推力分布曲线进行分析和比较,研究各种方法的差异和计算精度,以及各种方法稳定安全系数的取值标准,希望为水利水电工程边坡设计规范有关有限单元法、块体单元法条目的编写和相应的允许安全系数取值标准的制定提供一定的参考。研究结果表明:①块体单元法计算的安全系数与刚体极限平衡法计算的安全系数可以采用相同的取值标准,而有限单元法计算的安全系数取值标准可适当降低;②块体单元法计算的条间水平推力、条间剪切力与刚体极限平衡法(尤其是Sarma法)计算的条间水平推力、条间剪切力非常相近,有限单元法计算的条间水平推力、条间剪切力较小;③分析方法、力学模型与参数取值应与安全系数取值标准相匹配。     

A Closure Study of Aerosol Hygroscopic Growth Factor during the 2006 Pearl River Delta Campaign

Measurements of aerosol physical, chemical and optical parameters were carried out in Guangzhou, China from 1 July to 31 July 2006 during the Pearl River Delta Campaign. The dry aerosol scattering coefficient was measured using an integrating nephelometer and the aerosol scattering coefficient for wet conditions was determined by subtracting the sum of the aerosol absorption coefficient, gas scattering coefficient and gas absorption coefficient from the atmospheric extinction coefficient. Following this, the aerosol hygroscopic growth factor, f(RH), was calculated as the ratio of wet and dry aerosol scattering coefficients. Measurements of size-resolved chemical composition, relative humidity (RH), and published functional relationships between particle chemical composition and water uptake were likewise used to find the aerosol scattering coefficients in wet and dry conditions using Mie theory for internally- or externally-mixed particle species [(NH₄)₂SO₄, NH₄NO₃, NaCl, POM, EC and residue]. Closure was obtained by comparing the measured f(RH) values from the nephelometer and other in situ optical instruments with those computed from chemical composition and thermodynamics. Results show that the model can represent the observed f(RH) and is appropriate for use as a component in other higher-order models.     

三维变分同化雷达资料暴雨个例试验

采用中国新一代数值预报模式及其同化系统开展雷达资料的三维变分同化和数值模拟研究.通过一次暴雨个例的对比试验,结果表明:不考虑垂直运动影响的情况下,仅同化多普勒雷达径向风资料可以增加初始场中的中小尺度系统信息,并在一定程度上改善预报开始阶段的降水;同化由反射率因子导出的垂直速度、雨水混合比并令上升区饱和,可以较大改善降水预报结果;联合同化径向速度和反射率因子资料将得到它们的共同影响.模拟的β中尺度对流系统6 h的演变过程与观测十分一致,基本消除了旋转加强现象.发展旺盛阶段的对流单体南北方向范围约50 km,最大上升速度位于500 hPa附近,超过3.0 m/s;雨水最大含量在400 hPa附近,超过5.0 g/kg;云水最大值位于600 hPa,约0.5 g/kg;造成的降水强度可达30 mm/h,具有明显的β中尺度系统的特征.初始场中水汽是否达到β中尺度降水维持所需条件是至关重要的,如果初始场中水汽条件较差,即使含有云水、雨水、垂直速度的信息,这些信息也会很快消亡,难以维持下去;此外,雷达资料的质量控制也是十分重要的.     

绿色交通目标下集装箱“公转铁”的CO2减排潜力评估

为提高集装箱“公转铁”减排潜力评估结果的准确性,在分析“公转铁”减排原理的基础上,综合考虑空箱调运和重箱运输“门到门”运输链的干线运输、端点装卸、电力设备作业、集卡短驳、公铁中转等排放,引入反映活动类型、设备结构、能源生命周期排放的参数,对作业活动-方式结构-能耗强度-排放因子（ASIF）方法进行改进,建立“公转铁”减排潜力评估框架。以义乌—宁波港域出口集装箱运输为例,通过实地调研和公开文献获取数据,进行实证研究。结果表明,如果忽略必要因素将会导致每TEU运输需求“公转铁”的CO₂减排率被高估0.50~36.73个百分点;最佳“公转铁”情景可减排3.42万t CO₂,相应减排率为13.58%。研究结果可为政府相关部门客观评估“公转铁”的减排潜力、制定有效的“公转铁”政策措施提供理论支持。     

长江下游仪征河段汊道分流属性及航道滩槽演变机制

长江下游仪征河段处于枯季潮流界的上边界,揭示其汊道分流属性及滩槽联动演变机制,对河势控制工程及深水航道工程实践具有重要意义.本研究收集了1955—2021年水文泥沙及地形等资料,在汊道分流关系及调整成因上:世业洲右汊的分流属性为枯水倾向型汊道,即低流量时期分流比大于高流量时期;1959—2021年期间,世业洲右汊分流比经历了“稳定-下降-上升”的调整过程,上游河段滩槽格局调整及流域来沙减少引起的汊道间不均衡冲刷是分流关系调整的主因;流域流量过程调整、河道崩岸等综合影响引起1959—2017年期间世业洲右汊分流比为减小态势,航道工程实施起到了调控汊道关系的功能,世业洲右汊分流比为增加态势.在滩槽联动演变关系上:仪征河段进口段以展宽为主,世业洲左汊展宽程度大于右汊,左汊河床形态变化与进口段滩槽形态的一致性关系优于右汊,即上游进口段滩槽演变、流域来沙量减少等综合作用会加速了左汊发展;2015年南京以下12.5 m深水航道二期工程建设以来,工程区域淤积且洲体完整性增强,且深槽冲刷及河槽容积增大,表明航道工程已实现汊道分流关系及滩槽调控的功能.     

福建省地下流体观测干扰因素综合查询系统的设计与实现

将福建省地下流体观测网内观测井各测项在观测期间内出现的干扰事件进行汇总,并进行分类入库保存,实现地下流体干扰因素的录入、查询、检查、修改、计算。编制一个操作界面友好、功能全面的观测井各测项的正常动态与干扰因素综合查询系统,更好地发挥观测数据共享的作用,为分析预报人员查找干扰资料提供方便,同时为福建省地震地下流体观测井的效能评价提供指导作用。     

中国黄海沿岸地区环境与社会经济地域关联分析

从地域的角度出发,在分析黄海沿岸地区环境地域结构和社会经济结构的基础上,探讨了二者之间关联联系,并确定了不同地域类型改善环境质量的社会经济调控主导方向     

稳定同位素分馏蒸汽压效应的计算方法

稳定同位素分馏的蒸汽压效应（vaporpressureisotopeeffects,简称VPIE）,在地球化学和天体化学上有着非常重要的研究意义。大部分情况下,由于轻重同位素体具有不同的蒸汽压,在经历挥发和蒸发过程时,含有重同位素的物种挥发得慢,轻同位素物种挥发得快,最终结果导致凝聚相富集重同位素,气相含有较多的轻同位素。在地球化学上,VPIE直接同非常重要的地学参数——同位素平衡分馏系数仅联系在一起。本文应用Bigeleisen提出的方法,直接将VPIE和约化配分函数比（RPFR）相联系,只需要通过理论计算获得两种物质的简谐振动频率,就能够得到非高压情况下该物质的VPIE。本文以水和硫镉矿（CdS）为例,详细介绍了如何计算蒸发和气化过程VPIE的方法,并指出了其在天体化学和矿床学中的一些潜在应用。     

川北地区灯二段储层特征及其形成机制

依据野外及钻井岩心的宏观、微观特征,结合相应的地化资料,对川北地区灯影组灯二段的储层特征及主要控制因素进行了较为详细的研究。研究认为,其储集岩主要为颗粒粘连白云岩、藻叠层白云岩和白云质岩溶角砾岩,储集空间以次生成因的藻粘连格架溶孔、顺层溶孔—溶洞—溶缝和穿层葡萄花边溶洞最为常见,储层类型多为孔洞型,常规物性具有低孔—低渗特征;颗粒粘连滩和藻丘为区内优质储层的发育提供物质基础,压实—压溶和多期胶结作用是原生孔隙消失的基本原因,桐湾运动Ⅰ幕导致的表生岩溶作用是储层形成的关键。颗粒粘连滩、藻丘与表生岩溶水平潜流带的叠加使其储层主要分布在灯二段的中部。该研究结果可为川北地区震旦系灯影组油气勘探提供依据。