慢特征分析法在气象上的应用进展     

潘昕浓  王革丽  王鹏飞 《气象与环境科学》2016,39(1):96-101

气候系统具有非平稳特征,根本原因在于其外强迫随时间发生改变,因此外部驱动力的分析对于理解气候系统的动力学特征至关重要,而如何有效提取系统外部驱动信息是一个亟待解决的前沿科学问题。最近几年,在生物神经学领域中应用的一种提取非平稳信号中外强迫信息的方法——慢特征分析法(Slow Feature Analysis,SFA),在气象领域中也得到了初步成功的尝试,结果显示出此方法对气候系统的外强迫信息分析及有关动力学机制的探究有较好的应用前景。本文主要介绍SFA方法的理论思想及实施步骤,并通过一个理想的非平稳时间序列检验其提取外强迫信息的能力,结果证明在衰减的Logistic模型中,可利用SFA算法提取出模型中的外强迫,且与真实外强迫的相关系数可达0.99;此外,还介绍将该方法应用于Arosa臭氧时间序列,分析其提取的外强迫信息的动力学特征;并介绍了在气候时间序列建模中引入外强迫因子的预测效果。  相似文献   

基于多模式集成技术的地面气温精细化预报     

冯慧敏  智协飞  崔慧慧 《气象与环境科学》2016,39(4):73-79

基于ECMWF、JMA、T639、WRF四个数值模式2012年6月1日—9月30日地面气温3—60 h预报资料和郑州加密自动站资料,利用多模式集合平均(EMN)、消除偏差集合平均(BREM)、加权消除偏差集合(WBREM)及多模式超级集合(SUP)4种方法,对2012年8月29日—9月27日郑州城区11个站点地面逐3 h气温进行多模式集成预报试验,采用绝对误差对预报结果进行检验评估,结果表明:在30天的预报期内,BREM、WBREM及SUP对于大多数站气温预报效果有明显改善,而EMN方案对11个站预报效果改善则不太明显;4种方案中,BREM和WBREM预报效果相对较好且稳定,各个站上3—60 h预报的绝对误差均在2℃附近或以下;SUP方案虽然对个别站预报误差较低,但是其预报效果并不稳定,一些站点的个别预报时效误差大于2℃。对于郑州观测站的气温预报而言,4种集成方案20时起报的气温误差明显小于08时起报的误差,并且20时起报的SUP集成方案绝对误差明显小于其他方案的绝对误差。总体而言,BREM、WBREM及SUP三种集成方案能够给郑州精细化预报业务提供较好的参考。  相似文献   

冰雹云降水过程中微波亮温的变化特征     

何文英  陈洪滨 《气象与环境科学》2016,39(1):3-11

通过冰雹云模式模拟的一次冰雹云降水过程中降水粒子廓线和微波辐射传输模式结合,分析了冰雹云发展的不同阶段的微物理含量垂直结构变化及其对微波亮温的影响,得到以下几点结论:1)如果微波通道受到降水粒子散射和辐射的共同作用,如降水云早期的85 GHz亮温,成熟期的19 GHz亮温及消散期的37 GHz亮温,由于辐射和散射信息互相抵消,致使亮温随雨强的变化较复杂,这些通道亮温和雨强的相关性明显降低,不宜被用来反演地面雨强。2)根据19 GHz亮温随地面雨强或冰相粒子柱含量的改变,可以大致确定降雨云的不同阶段:在发展阶段,主要是降雨层以上的冰相粒子,尤其霰粒影响19 GHz亮温,致使其亮温与冰相粒子柱含量具有较好的负相关,而与地面雨强相关性较差;在成熟阶段,主要受雨水上层逐渐增加的辐射和冰相粒子散射共同作用,使得19GHz亮温与地面雨强和冰相粒子柱含量的相关性都不太好;在消散阶段,19 GHz亮温主要受较强的雨水辐射影响,与地面雨强和冰相粒子柱含量均有着较高的正相关。3)37 GHz是相对比较稳定的通道,其亮温与地面雨强有较好的线性关系,尤其与冰相粒子柱含量相关性更好,因此是反演地面雨强和冰相粒子柱含量的最佳通道。85 GHz亮温对降雨云体的中高层结构较为敏感,使得其亮温随地面雨强增加而降低的变化比较离散,不如37 GHz的集中。  相似文献   

地基探测与NCEP GFS模式预报云量在ARM SGP站点对比     

张金强 《气象与环境科学》2016,39(1):12-18

使用大气辐射测量实验(Atmospheric Radiation Measurements:ARM)在美国南部大平原站点(Southern Great Plains:SGP)长时间序列(2001 2010年)的地基主动遥感云(Active Remote Sensing of Clouds:ARSCL)和美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction:NCEP)全球预报系统(Global Forecast System:GFS)模式预报资料,对比分析了两者云量在不同时间尺度内(年际、月份和季节)的差异。结果表明,GFS模式预报总云量为83.8%,略高于地基观测结果(78.1%);两者总云量差异在秋季最大(8.8%),春季最小(2.2%)。在低垂直高度分辨率(≥3 km)时,地基探测低云、中云和高云的云量分别为46.1%、43.5%和61.2%;模式预报三类云的云量均要高于地基探测的云量,差异分别为9.6%、17.2%和9.1%。但是,在高垂直分辨率(250 m)时,地基探测云量在大多数高度层上要高于模式预报结果。这应该是两种资料廓线中有云出现的高度层数目存在差异引起的。地基观测和GFS模式预报同时表明,SGP站点上空云量垂直廓线呈现双峰结构,在边界层附近(1 km)和上对流层区域(8-12 km)云量较大,2-3 km高度范围内云量较小。在春夏秋冬四个季节内,两种资料在低层边界层附近的最大云量偏差分别为9.5%、8.8%、7.8%和11.2%。  相似文献   

Hybrid ETKF-3DVAR方法同化多普勒雷达速度观测资料Ⅰ:模拟资料试验          下载免费PDF全文

沈菲菲  闵锦忠  许冬梅  张冰 《大气科学学报》2016,39(1):81-89

利用WRF(Weather research and forecasting)模式及模式模拟的资料,采用Hybrid ETKF-3DVAR(ensemble transform Kalman filter-three-dimensional variational data assimilation)方法同化模拟雷达观测资料。该混合同化方法将集合转换卡尔曼滤波(ensemble transform Kalman filter)得到的集合样本扰动通过转换矩阵直接作用到背景场上,利用顺序滤波的思想得到分析扰动场;然后通过增加额外控制变量的方式把"流依赖"的集合协方差信息引入到变分目标函数中去,在3DVAR框架基础下与观测数据进行融合,从而给出分析场的最优估计。试验结果表明,Hybrid ETKF-3DVAR同化方法相比传统3DVAR可以提供更为准确的分析场,Hybrid方法雷达资料初始化模拟的台风涡旋结构与位置比3DVAR更加接近"真实场",对台风路径预报也有明显改进。通过对比Hybrid S试验与Hybrid F试验发现,Hybrid的正效果主要来源于混合背景误差协方差中的"流依赖"信息,集合平均场代替确定性背景场带来的效果并不显著。  相似文献   

北祁连白银厂铜多金属矿田若干问题探讨     

赵国斌  杨合群  任华宁  谢燮  贾健 《地质学报》2016,90(10):2863-2873

针对白银厂铜多金属矿田各矿床之间的关系、成矿元素分带机理和细碧角斑岩的判别等问题,通过野外实地调研并结合研究前人资料,认为火焰山矿床处于背斜构造的南翼,为正常翼;折腰山矿床处于背斜构造的北翼,矿体已发生倒转。该矿田中各矿床处于喷流成矿系统的不同位置,折腰山、火焰山等铜(锌)矿床为近热液喷口型矿床,分布于火山穹窿中心破火山口位置;四方山、四个圈、小铁山等锌铅铜矿床为远热液喷口型矿床,分布于火山穹窿斜坡洼地;在更远处的海底洼地形成黄崖口等铅锌矿点。白银厂铜多金属矿田形成过程中,由于海水在较高温度下的渗滤参与,正常火山岩常发生细碧角斑岩化,Na2O含量大多3.5%,可利用Na2O-SiO_2图解判别火山岩是否已发生细碧角斑岩化,并作为一种重要找矿标志。如果火山岩细碧角斑岩化强烈,说明成矿条件有利;反之,如果火山岩没有细碧角斑岩化,则说明成矿条件不利。  相似文献   

青海五龙沟金矿多属性地球化学异常研究   总被引：2，自引：0，他引：2  

张东  朱立新  苏磊  马生明  陈宏强  李景运 《地质学报》2016,90(10):2874-2886

五龙沟金矿位于东昆仑山中段北侧,是柴达木盆地周边贵金属矿产重要勘查区之一。该矿床分布严格受断裂构造控制,具有造山型金矿的典型特征。深入研究成矿系统中地球化学异常及其形成机制,对指导该区深部和外围找矿具有重要的借鉴意义。本文以多维异常体系理论为指导,通过系统总结元素富集贫化规律,揭示成矿系统中存在的多属性异常,利用Grant方程计算元素迁移量,进而探讨元素迁移方向,即各属性异常形成机制,建立多属性异常结构模式。结果表明:试验区内与金成矿有关的斜长花岗岩和凝灰质板岩中Na2O、Ba、Sr等带出作用明显,形成显著的负异常。负异常范围涵盖了成矿元素及其伴生元素Au、As、Sb等由带入作用形成的正异常,丰富了成矿指示信息。此外,另一个重要发现是矿化剂元素S及其含量变化与金矿成矿密切相关,并由此进一步阐明了初始矿源对该区金矿成矿的控制作用。本项研究成果是从元素层面对造山型金矿成矿系统中元素活动特性的全新认识,为深入探讨此类矿床的成矿机制和找矿方法提供了思路和案例。  相似文献   

我国砂岩型铀矿分带特征研究现状及存在问题   总被引：1，自引：0，他引：1  

付勇  魏帅超  金若时  李建国  奥琮 《地质学报》2016,90(12):3519-3544

作为一种重要的国家战略资源,砂岩型铀矿床是当今世界上最重要的铀矿床类型之一。本文详细地介绍了砂岩型铀矿在国内外的分布特征及占比情况,并对外生地质作用矿床类型中表生流体作用形成的层间渗透砂岩型和潜水渗透砂岩型铀矿床进行了讨论,发现层间渗透砂岩型铀矿床在外表颜色、矿物组合以及地球化学等方面均具有明显的氧化-还原分带现象,此外,矿床内部还具有细菌分带现象。颜色分带在氧化带、氧化-还原过渡带以及还原带之间具有明显不同的特征;矿物组合在不同分带之间各不相同;地球化学分带表现为U、TOC含量以及Fe~(2+)/Fe~(3+)、Th/U比值在各分带之间差异较大。此外,硫酸盐还原菌、硫杆菌、铁细菌及硝化菌等细菌在不同分带之间的数量相差悬殊,而且硫酸盐还原菌数量与TOC呈明显正相关性。通过矿化带内的碳、硫同位素分析,发现硫酸盐还原菌参与了成矿过程,推测其可能是导致碳、硫同位素分馏的主要因素。总体来看,颜色分带、矿物分带、地球化学分带以及细菌分带均与氧化-还原分带呈耦合关系。本文通过总结层间渗透砂岩型和潜水渗透砂岩型铀矿床的成矿模式和当前分带研究中存在的问题,提出了由细菌、地球化学反应参与的砂岩型铀矿床成矿机理,以及未来亟需解决的若干关键科学问题。典型砂岩型铀矿床的分带现象在物、化、探、遥等领域的异常响应对寻找砂岩型铀矿床具有重要的指导意义。  相似文献   

回归-Elman网络在矿坝变形预测中的应用     

王祖顺  韩吉德  王春青 《测绘工程》2016,25(1):39-42

金矿开展矿坝的变形监测工作,引入多层递阶回归分析模型,有较高的预测精度,但方法较繁琐,计算较复杂。由于变形数据可分离成趋势项与随机项,趋势项可用多元线性回归良好地拟合;随机项的预测,文中采用Elman网络建模计算,最后利用矿坝的实测高程位移数据进行验证,并与多层递阶回归进行比较。结果表明:回归-Elman网络模型比多层递阶回归的预测精度更高,效果更好,且方法简洁实用性强。  相似文献   

GNSS 监测数据预处理在变形预测中的应用     

张馨予  西勤  刘松林 《测绘工程》2016,25(4):42-45

GNSS监测技术被广泛应用于变形监测工作中,但GNSS监测数据中会有缺失值、噪声等误差的存在,对预测结果造成影响。引入改进的小波神经网络模型进行变形预测,并考虑该模型的自适应性和容错性,分别采用三次样条插值法、小波滤波法和拉依达准则对原始监测数据进行缺失值填补、去噪和粗差剔除等预处理。并利用实际监测数据进行短期预报分析,对比原始监测数据和预处理后的监测数据的预测结果,结果表明预处理后的监测数据的预测效果更好。  相似文献