基于高光谱技术的黑土地微量金属元素探测方法及地学意义     

王建华  左玲  李志忠  穆华一  周萍  杨佳佳  赵英俊  秦凯 《地质力学学报》2021,27(3):418-429

在土壤中重金属含量较低的情况下,重金属的高光谱特征响应非常微弱,不易构建精确的高光谱直接反演模型。为了解决上述问题,依据土壤化学变量间的理化性质,将重金属富集特征转移到与之相关的化学主量元素上,使重金属微弱的信息得以间接定量反演。文中以海伦市黑土土壤为研究对象,通过主成分分析、聚类分析确定了主量元素氧化铁（Fe₂O₃）与微量重金属As、Zn、Cd之间存在明显吸附赋存关系。选用偏最小二乘法构建了研究区氧化铁含量的最佳反演模型（决定系数为0.704,均方根误差为0.148,F检验为12.732）,并利用氧化铁与As、Zn、Cd之间的赋存关系,通过神经网络构建了氧化铁预测值与重金属真实值间的非线性拟合模型,得出As含量的拟合程度最高,Zn的拟合程度较好,Cd的拟合效果较理想,总体相关性分别为0.796、0.732、0.530。研究结果表明,基于氧化铁含量的间接预测模型能对微量重金属As、Zn、Cd进行较好的定量预测,为微量重金属含量的定量分析提供了新的方法参考,为高光谱遥感技术预测土壤重金属含量提供了依据,增强了土壤微量重金属反演可行性,对细化自然资源质量监测、深化开展地学系统综合分析与评价有重要意义。   相似文献   

浙江省衢州市上方镇重钙方解石矿工艺指标影响因素     

叶皓玮  刘成东  赵严  万建军  张辉  张勇  周万蓬 《矿物岩石地球化学通报》2021,40(2):371-381

重质碳酸钙的白度和色相值(Lab)是最重要的工业指标,但影响因素尚不清楚。本文通过扫描电镜、粉晶X射线衍射(XRD)和电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)等分析手段,对浙江衢州上方镇的重钙方解矿石进行了研究,以期阐明重质碳酸钙白度和色相的影响因素。结果表明,矿石随研磨粒度的减小白度逐渐增加,在100~400目,白度呈快速上升趋势,超过400目,白度的上升趋势减缓,直至几乎不变。相较于青相矿石,红相矿石的方解石结晶程度高、颗粒大且均匀,杂质较少,化学成分较纯。而Fe3+含量与重钙产品白度和L值呈负相关,与a、b值呈正相关关系。综合研究认为,致色元素(Fe)含量的高低和原矿石的杂质含量、结晶程度均可能为重钙色相差异的主要原因,建议在方解石矿工业勘查中将白度指标测试的粒径统一为400目(38μm)。  相似文献   

Machine learning for pore-water pressure time-series prediction: Application of recurrent neural networks     

Xin Wei  Lulu Zhang  Hao-Qing Yang  Limin Zhang  Yang-Ping Yao 《地学前缘(英文版)》2021,12(1):453-467

Knowledge of pore-water pressure(PWP)variation is fundamental for slope stability.A precise prediction of PWP is difficult due to complex physical mechanisms and in situ natural variability.To explore the applicability and advantages of recurrent neural networks(RNNs)on PWP prediction,three variants of RNNs,i.e.,standard RNN,long short-term memory(LSTM)and gated recurrent unit(GRU)are adopted and compared with a traditional static artificial neural network(ANN),i.e.,multi-layer perceptron(MLP).Measurements of rainfall and PWP of representative piezometers from a fully instrumented natural slope in Hong Kong are used to establish the prediction models.The coefficient of determination(R^2)and root mean square error(RMSE)are used for model evaluations.The influence of input time series length on the model performance is investigated.The results reveal that MLP can provide acceptable performance but is not robust.The uncertainty bounds of RMSE of the MLP model range from 0.24 kPa to 1.12 k Pa for the selected two piezometers.The standard RNN can perform better but the robustness is slightly affected when there are significant time lags between PWP changes and rainfall.The GRU and LSTM models can provide more precise and robust predictions than the standard RNN.The effects of the hidden layer structure and the dropout technique are investigated.The single-layer GRU is accurate enough for PWP prediction,whereas a double-layer GRU brings extra time cost with little accuracy improvement.The dropout technique is essential to overfitting prevention and improvement of accuracy.  相似文献   

2010—2016年江西省暖季短时强降水特征分析   总被引：2，自引：0，他引：2  

付超  谌芸  朱克云  单九生  曾智琳 《气象》2019,45(9):1238-1247

利用江西省2010—2016年5—9月1597个观测站逐小时降水资料对江西省短时强降水进行统计分析。采用REOF将降水场划分为5个区域：赣北南部（Ⅰ区）,抚州市及赣州中部（Ⅱ区）,赣北北部（Ⅲ区）,赣南南部、北部（Ⅳ区）以及赣中西部（Ⅴ区）。短时强降水高频区主要分布在山地及河谷附近,分别为湘赣交界罗霄山脉东侧、武夷山西侧、信江河谷、乐安河谷和昌江河谷。河谷附近短时强降水频次以昌江河谷最高（16.9次/a）,山地附近最高在罗霄山脉东侧（12.6次/a）,极端短时强降水分别位于上饶市东北部山区（3.7次/a）及九岭山南侧的锦江河谷（3.3次/a）。短时强降水主要发生在5月第3候,6、7月第3~4候以及8月第2~3候。Ⅳ、Ⅴ区具有单峰型的日变化特征;Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区具有双峰型的日变化特征。主峰基本集中在下午17时;次峰在上午08—10时。短时强降水对暴雨贡献率基本在40%以上,Ⅰ、Ⅱ区的暴雨天气过程将近一半是由短时强降水贡献的。信江河谷是暴雨雨量中心,但并不是短时强降水雨量中心;昌江河谷与武夷山西麓既是暴雨中心也是短时强降水中心。  相似文献   

江苏省夏季浓雾的时空分布特征及气象影响因子分析     

宗晨  钱玮  包云轩  袁成松  周林义  崔驰潇  王宏斌 《气象》2019,45(7):968-977

利用江苏省70个国家基本站逐10 min连续观测资料,对江苏省夏季浓雾的时空分布特征及影响因子进行分析研究。结果表明:(1)夏季浓雾易在气温小于29℃、风速低于3 m·s~(-1),且盛行偏东风的条件下形成;低温高湿的梅雨期是夏季浓雾在6月高发(42.4%)的可能原因。(2)夏季浓雾生消时间与秋、冬季显著不同,主要发生于00—06时,消散集中于05—08时,持续时间主要在6 h以内。(3)夏季浓雾以辐射雾为主,辐射雾、平流雾和锋面雾分别占58. 1%、35. 5%和6.4%。(4)夏季浓雾发生频次呈现从东北部沿海地区向西南部内陆地区递减的趋势,淮北地区夜间降温幅度高于苏南地区是出现这一现象的主要原因。(5)成雾前6～24 h出现的弱降水为近地层提供水汽,此后天气转晴,静稳的大气层结下有利于夏季浓雾的出现。  相似文献   

CWRF模式在中国夏季极端降水模拟的误差订正          下载免费PDF全文

董晓云  余锦华  梁信忠  马圆 《应用气象学报》2019,30(2):223-232

利用1980—2015年6—8月我国逐日降水观测数据评估CWRF模式（Climate-Weather Research and Forecasting model）多种参数化方案对我国夏季日降水的模拟能力,并考察累积概率变换偏差订正法（CDFt）的订正效果。通过将广义帕累托分布（GPD）引入到偏差订正模型中,提出针对极端降水的累积概率变换偏差订正法（XCDFt）,检验和评估其对极端降水订正的适用性。结果显示:CWRF模式微物理过程选用Morrison-aerosol参数化方案组合对我国降水场的模拟较好,CDFt订正效果良好;XCDFt偏差订正模型能够较好地提取模式建模与验证时期变化信号,订正后相比订正前与观测极端降水的概率分布更为接近;经过XCDFt订正后华南、华中和华北地区20年一遇的极端降水重现水平较模拟值更接近观测值,可为CWRF模式提高极端降水的业务预测水平提供参考。  相似文献   

基于小波长短期记忆网络的风电功率超短期概率预测     

王朋  孙永辉  翟苏巍  候栋宸  王森 《南京气象学院学报》2019,11(4):460-466

随着大规模的风电并网,风电所具有的间歇性与随机性对电力系统的稳定性产生了很大的影响,风电功率预测成为当前解决该问题重要的方式之一.本文利用长短期记忆（LSTM）网络良好的时序记忆特性,将小波分解技术与LSTM深度网络结合,提出基于小波长短期记忆网络的风电功率超短期概率预测模型.首先通过小波分解技术将原始时间序列进行平稳化处理,再建立各子序列样本的LSTM网络预测模型,借助最大似然估计法估计预测误差的高斯分布函数,最终实现对未来4 h时刻的风电功率概率区间预测.最后,采用中国东北某风电场数据对所提方法进行算例分析,结果表明,将小波分解与深度学习方法结合可以较好地提高预测的精度,提高概率预测的区间可靠性.  相似文献   

吸湿性播撒对暖性对流云减雨影响的数值模拟          下载免费PDF全文

刘佩  银燕  陈倩  楼小凤 《应用气象学报》2019,30(2):211-222

利用以色列特拉维夫大学二维面对称分档云模式（two-dimensional slab-symmetric detailed spectral bin microphysical model of Tel Aviv University）,对2016年9月4日16:00（北京时）前后我国华东地区的一次暖性浅对流云降水过程进行模拟,模式模拟的强回波中心高度和最大回波强度范围与观测基本一致。并在此基础上进行了小于1 μm的吸湿性核的播撒减雨试验,分别考虑了不同播撒时间、不同播撒高度以及不同播撒剂量的敏感性测试。结果表明:在云的发展阶段早期播撒能起到更好的减雨效果,播撒时间越早对大粒子生长过程的抑制作用越强,随着播撒时间向后推移,受抑制作用最显著的粒径段向小粒径端偏移;在云中心过饱和度大的区域下方进行播撒,减雨效果更加明显,当播撒剂量为350 cm-3时,地面累积降水量减少率可达23.3%;另外,随着播撒剂量的增加,减雨效果更加显著,甚至能达到消雨的效果。因此,在暖性浅对流云中合理地播撒小于1 μm的吸湿性核能达到较好的减雨或消雨效果。  相似文献   

太原汛期短时强降水环流分型及环境参量分析     

周晋红  赵彩萍  董春卿 《干旱气象》2019,37(3):392-399

应用太原1996-2015年7个国家气象站、2008-2015年63个区域站6-9月逐时降水资料及相关探空、地面观测资料,对太原短时强降水日环流配置进行天气学分型,分析各流型下关键环境参数分布特征。结果表明,太原发生短时强降水的500 hPa环流形势有四种:冷涡型、高空槽型、高空槽加副高型、西北气流型。太原短时强降水常发生在比较温和的对流有效位能(CAPE)环境下,大部分过程CAPE值≤1500 J·kg^-1,冷涡型则≤1000 J·kg^-1。西北气流型850 hPa与500 hPa温差(ΔT850-500)大,静力不稳定度比其他型更强,且500 hPa有明显的干层存在。高空槽加副高型K指数大,且暖云厚度均值达3576 m,明显大于其他型2471~2608 m的均值。冷涡型全部、高空槽型85%的过程出现在弱0~6 km垂直风切变环境下,而高空槽加副高型、西北气流型0~6 km垂直风切变相对较大,35%以上达到中等强度。冷涡型、西北气流型短时强降水太原上空700 hPa水汽常比850 hPa更充沛。太原超过70 mm·h^-1的极端降水出现在西北气流型下,有中等强度的CAPE值、强层结不稳定、弱0~6 km垂直风切变、3550 m以上暖云厚度,中低空水汽充足,这些环境参量的配合对强降水效率有很好的指示意义。  相似文献   

两次强降水过程雨滴谱特征及差异     

李侠丽  潘先洁  童应祥  倪婷  黄国贵  李景安  陶杰  姚祎  凌新锋 《气象科技》2019,47(2):322-328

利用寿县观测站内的Parsivel激光雨滴谱仪结合观测站雨量数据及雷达基数据,分析了发生在2015年6月26—30日梅雨期间和2015年8月7—10日超强台风"苏迪罗"影响期间2次强降水过程的雨滴谱结构特征及其差异,拟合了雨强与雷达反射率因子之间的关系。结果表明:雨强的大小直接影响雨滴谱的特征参量,且随着雨强增大而增大;梅雨锋暴雨中1.0mm直径≤1.5mm的粒子所占比例最多,雨强贡献率最大;台风雨中0.75mm直径≤1.0mm的粒子所占比例最多,但1.0mm直径≤1.25mm的粒子对雨强的贡献最大,说明较大粒子对强降水的贡献较大。  相似文献