Inference and uncertainty of snow depth spatial distribution at the kilometre scale in the Colorado Rocky Mountains: the effects of sample size,random sampling,predictor quality,and validation procedures          下载免费PDF全文

J. L. McCreight  A. G. Slater  H. P. Marshall  B. Rajagopalan 《水文研究》2014,28(3):933-957

Historically, observing snow depth over large areas has been difficult. When snow depth observations are sparse, regression models can be used to infer the snow depth over a given area. Data sparsity has also left many important questions about such inference unexamined. Improved inference, or estimation, of snow depth and its spatial distribution from a given set of observations can benefit a wide range of applications from water resource management, to ecological studies, to validation of satellite estimates of snow pack. The development of Light Detection and Ranging (LiDAR) technology has provided non‐sparse snow depth measurements, which we use in this study, to address fundamental questions about snow depth inference using both sparse and non‐sparse observations. For example, when are more data needed and when are data redundant? Results apply to both traditional and manual snow depth measurements and to LiDAR observations. Through sampling experiments on high‐resolution LiDAR snow depth observations at six separate 1.17‐km² sites in the Colorado Rocky Mountains, we provide novel perspectives on a variety of issues affecting the regression estimation of snow depth from sparse observations. We measure the effects of observation count, random selection of observations, quality of predictor variables, and cross‐validation procedures using three skill metrics: percent error in total snow volume, root mean squared error (RMSE), and R². Extremes of predictor quality are used to understand the range of its effect; how do predictors downloaded from internet perform against more accurate predictors measured by LiDAR? Whereas cross validation remains the only option for validating inference from sparse observations, in our experiments, the full set of LiDAR‐measured snow depths can be considered the ‘true’ spatial distribution and used to understand cross‐validation bias at the spatial scale of inference. We model at the 30‐m resolution of readily available predictors, which is a popular spatial resolution in the literature. Three regression models are also compared, and we briefly examine how sampling design affects model skill. Results quantify the primary dependence of each skill metric on observation count that ranges over three orders of magnitude, doubling at each step from 25 up to 3200. Whereas uncertainty (resulting from random selection of observations) in percent error of true total snow volume is typically well constrained by 100–200 observations, there is considerable uncertainty in the inferred spatial distribution (R²) even at medium observation counts (200–800). We show that percent error in total snow volume is not sensitive to predictor quality, although RMSE and R² (measures of spatial distribution) often depend critically on it. Inaccuracies of downloaded predictors (most often the vegetation predictors) can easily require a quadrupling of observation count to match RMSE and R² scores obtained by LiDAR‐measured predictors. Under cross validation, the RMSE and R² skill measures are consistently biased towards poorer results than their true validations. This is primarily a result of greater variance at the spatial scales of point observations used for cross validation than at the 30‐m resolution of the model. The magnitude of this bias depends on individual site characteristics, observation count (for our experimental design), and sampling design. Sampling designs that maximize independent information maximize cross‐validation bias but also maximize true R². The bagging tree model is found to generally outperform the other regression models in the study on several criteria. Finally, we discuss and recommend use of LiDAR in conjunction with regression modelling to advance understanding of snow depth spatial distribution at spatial scales of thousands of square kilometres. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

撤县(市)设区对城市空间扩展的影响机理——以杭州市为例     

陈妤凡  王开泳 《地理研究》2019,38(2):221-234

城镇化的持续推进对城市空间扩展产生了新的需求,撤县（市）设区是中国城市市辖区实现扩容提质的主要手段之一。以杭州为例,定量测度撤县（市）设区后杭州城区空间扩展的时空特征及其各方面的影响,并探讨了这一区划调整对城市空间扩展影响的作用机理。研究发现：通过撤县（市）设区,杭州城区的建设用地东扩趋势明显,萧山和余杭两区的建设用地新增面积和扩展速度均高于平均水平,且两地建设用地空间存在多中心集聚特征,成为新一轮的杭州建设用地扩展高密度区,城市功能不断凸显。总体来看,撤县（市）设区对城市空间的影响是间接的,具有一定的滞后性,通过引导城市空间扩展的主要方向,实现中心城市人口和产业向新设市辖区的转移和集聚,提供城市空间扩展的载体。撤县（市）设区后需要通过后续的城市规划修编、土地性质和权限调整、生产要素集聚与空间重组等路径,对城市空间扩张与空间演变产生直接影响。  相似文献   

DFT对Rb⁺水合团簇及其相关性质的分析          下载免费PDF全文

张文倩  葛蒲  房春晖  周永全  朱发岩  刘红艳  李武 《盐湖研究》2019,27(3):81-92

运用密度泛函理论(DFT)在ωB97XD/gen (O、H元素Aug-cc-PVDZ; Rb元素Lanl2DZ)基组水平上研究了[Rb(H_2O)_n]~+(n=1～12)水合团簇的结构和光谱学性质。研究结果表明,通过分析气相和液相中的稳定能以及水合团簇可知,稳定构型出现在8配位的团簇中。第一配位层水分子数为8时形成Rb~+第一近似饱和水合层。此外,拉曼光谱显示[Rb(H_2O)_n]~+(n=1～12)水合团簇中O-H伸缩振动峰随着水分子数增加发生移动和加宽,Rb~+发生水合时,O-H对称和非对称伸缩振动发生红移,随着水合数的增多,频率蓝移。此外,文中对拉曼光谱中O-H振动的频率位置结合团簇结构进行了说明。  相似文献   

国产海底地震仪的时间记录与原始数据精细校正   总被引：3，自引：1，他引：2       下载免费PDF全文

张浩宇  丘学林  张佳政  贺恩远  游庆瑜 《地球物理学报》2019,62(1):172-182

海底地震仪(OBS)的时间记录对数据处理是至关重要的.实践发现,部分国产便携式OBS的数据记录存在较大的内部时间误差,并且实测地震剖面异常的同相轴"断阶"、"倾斜"现象时有发生.我们通过自激自收试验,对这些异常现象进行了验证,确认其来源于OBS数据文件内部时间漂移,以及数据处理程序存在的缺陷.统计表明,A、B型OBS内部时间漂移量在250Hz的预设采样率下为0～40ms,L、S型OBS在100Hz下为0～90ms.这个量级的时间漂移,会对OBS数据处理、计算模拟产生影响.进一步,我们采用计算实际采样间隔、调整采样间隔、数据重采样的方法,对这种误差进行校正,并且改进了相关的OBS数据处理程序.本文的研究加深了对OBS数据时间记录误差的认识,得到了OBS数据文件内部时间漂移的分布规律,使得中等及较大程度的内部时间漂移的精细校正得到重视,进而完善了OBS数据处理步骤和流程,对OBS数据的有效利用进行了重要补充,为国产OBS的广泛使用、仪器研发提供了重要参考.  相似文献   

日照海岸带沙滩侵蚀现状及沉积物粒度特征分析     

种衍飞  郝义 《海洋地质前沿》2020,36(1):19-29

通过对日照市海岸带2个重点沙滩的现场调查和沉积物粒度计算,综合分析了沙滩的侵蚀现状和粒度参数特征。海滨国家森林公园沙滩北部和南部处于侵蚀状态,中部为缓慢淤积状态;万平口海水浴场沙滩北部、中部总体呈侵蚀趋势,南部为淤积状态。海滨国家森林公园沙滩的平均粒径总体要小于万平口海水浴场沙滩,这与两沙滩的坡度不同有关,平均粒径从滩肩到低潮线逐渐变小。海滨国家森林公园沙滩的分选性要好于万平口海水浴场沙滩,分选系数具有由陆向海、由北向南逐渐变小的趋势。沙滩的滩肩和滩面处频率曲线主要为双峰,峰态平坦,物质来源复杂,低潮线处频率曲线主要为单峰,峰态尖锐,物质来源单一。  相似文献   

探秘“能源新星”——干热岩          下载免费PDF全文

王文  吴纪修  施山山  李小洋 《探矿工程》2020,47(3):88-93

干热岩是近些年逐渐发展起来的清洁能源，指埋藏于地球表面3000 m以深，不含或含少量水或蒸汽等流体，温度在180 ℃以上且渗透率极低的岩体。对干热岩的应用主要是建立增强型地热系统进行发电。目前对干热岩的研究尚处于起步阶段,干热岩的热源、热储、形成机理、埋藏机制等都未形成完整的理论体系，干热岩的开发过程也面临诸如储层改造、高温钻探以及随钻监测等一系列的技术“瓶颈”。干热岩资源储量大，开发利用过程低碳环保、节能高效，是国际社会公认的优质清洁能源，但是干热岩研究程度低，开发难度大，需要不断的知识积累和技术积累。本文从科普的角度列举了干热岩的相关研究现状及存在的问题，以期能让更多的人对这一“能源新星”加深了解。  相似文献   

珠江口盆地荔湾凹陷上渐新统—早中新统物源特征及其对沉积充填的影响     

邢作昌  张忠涛  林畅松  张博  洪方浩  张正涛 《中国地质》2020,47(5):1577-1588

利用化学蚀变指数法恢复物源区的风化历史及沉积物通量是一种经济实用、行之有效的方法。前人对珠江口盆地荔湾凹陷对应物源区的研究相对薄弱。本文通过对区内岩心测试数据进行化学蚀变指数分析，恢复晚渐新世—早中新世物源区的风化历史，并进行沉积物通量的估算，在此基础上探讨物源特征对研究区内沉积充填的控制作用。研究表明，晚渐新世研究区对应物源区经历了强烈风化阶段，该阶段产生的丰富的沉积物供给是研究区西北部快速进积、规模壮观的陆架边缘三角洲及斜坡重力流沉积体系发育的重要控制因素之一；早中新世，西北物源区风化减弱，沉积供给减少，但研究区东部沉积物供应较西部要充分得多，表明早中新世，研究区南部除了来自西北部的主要物源外，局部物源对该时期的沉积具有重要影响；推测东部物源(东部古隆起、兴宁古隆起)的突然复活是促进研究区东部早中新世沟槽形成发育的重要原因之一。在超深水区进行沉积物源区的研究中，这种半定量的方法对盆内局部物源的确定具有重要的指示意义。  相似文献   

岩体结构面各向异性变异系数的尺寸效应研究     

洪陈杰  黄曼  夏才初  罗战友  杜时贵 《岩土力学》2020,41(6):2098-2109

岩体结构面的各向异性与尺寸效应特征对其力学性质影响较大，综合考虑两者之间的相互关系对工程岩体稳定性评价具有重要意义。全面分析不同尺度结构面的各向异性分布，提出考虑正交方向三维形貌参数的各向异性变异系数AVC3D。通过渐进覆盖法统计4组天然岩体结构面10种不同采样尺寸的各向异性变异系数及其尺寸效应规律。结果表明：各向异性变异系数均随结构面尺寸增大而减小至定值，其与结构面尺寸具有较好的负对数函数关系；通过归一化处理，各向异性变异系数与结构面尺寸呈现较好的线性函数关系，表明各向异性变异系数具有分形结构，分维数D可以实现其尺寸效应的规律统计。该方法揭示了影响结构面形貌特征方向性变化的最大有效倾角 和粗糙系数C的增长幅度会随采样尺寸增大趋于稳定的变化机制，体现了当结构面达到各向异性尺寸效应的阈值后，会呈现出稳定的各向异性规律。  相似文献   

中国稀土元素地球化学背景与远景区优选     

王学求  周建  迟清华  王玮  张必敏  聂兰仕  刘东盛  徐善法  吴慧  高燕芳 《地球学报》2020,41(6):747-758

稀土元素是现代科技、新能源、特种制造的关键性材料, 以其不可替代性和稀缺性, 而备受关注, 很多国家将其列为关键资源或战略资源。地球化学是研究稀土分布和发现稀土矿床的有效方法。本文利用“化学地球”大科学计划获得的全国15个稀土元素地球化学基准数据以及“一带一路”的中蒙边境、中缅老越边境地区地球化学填图数据为基础, 阐述中国稀土地球化学背景和圈定远景区。获得全国岩石和汇水域沉积物15个稀土元素、轻稀土(ΣLREE)、重稀土(ΣHREE)和总稀土(ΣREE)背景值。全国岩石背景值分别为: ΣLREE 121 μg/g, ΣHREE 35.0 μg/g, ΣREE 157 μg/g, 轻重稀土比值为3.5。全国汇水域沉积物背景值分别为: ΣLREE 134.0 μg/g, ΣHREE 38.5 μg/g, 和ΣREE 173 μg/g, 轻重稀土比值为3.5。总体上汇水域沉积物与岩石一致, 但含量略高于岩石。全国共圈定稀土地球化学异常区35处, 其中有26处异常与已知稀土矿或稀土成矿带相吻合, 新发现稀土超富集中心的稀土异常9处, 分别位于内蒙白云鄂博以西的乌拉特中旗—乌拉特后旗、华南异常富集中心、松潘—甘孜—攀西地区、云南红河州—中越边境、三江南段—中缅边境、雅鲁藏布江东段、西藏札达地区、中塔边境、黔东正安—荔波地区。这些异常显示, 是具有寻找白云鄂博型、碱性岩型、离子吸附型、花岗伟晶岩型、磷块岩型和泥岩型稀土矿的有利地区。  相似文献   

中国避暑型与避寒型宜人气候的分布特征及差异     

邓粒子  保继刚 《地理研究》2020,39(1):41-52

宜人气候可以分为避暑型和避寒型两种类型,但现有研究鲜有关注国内两类气候的分布特征及差异。本文采用1981—2010年2132个国家气象观测站数据,基于温湿指数、风寒指数和着衣指数计算各个气象站点的气候综合舒适指数,结合协同克里金空间插值方法对全国避暑型和避寒型宜人气候的分布特征进行了研究,并对两类气候的地域差异进行了分析。结果表明：① 中国避暑型气候区包括40°N以北的西北边疆和东北地区、西北中部地区及西南地区三大集中分布区。中国避寒型气候区集中分布在北回归线以南的低纬地区。② 国内夏冬两季的气候不舒适地域广阔,包括环渤海、长三角等经济发达、人口稠密地区,避暑型与避寒型气候资源的开发潜力显著。③ 两类宜人气候呈现明显的地域分离特征,拥有避暑和避寒双重属性的地方极少。④ 国内避寒型气候是稀缺资源,具有垄断性特征;而避暑型气候相对分布广泛,是一种相对遍在性资源。本文不仅丰富了宜人气候分布特征研究的理论成果,而且可为地方气候资源的旅游开发提供科学依据。  相似文献