A novel index to evaluate discretization methods:A case study of flood susceptibility assessment based on random forest     

Xianzhe Tang  Takashi Machimura  Wei Liu  Jiufeng Li  Haoyuan Hong 《地学前缘(英文版)》2021,12(6):313-325

The selection of a suitable discretization method(DM)to discretize spatially continuous variables(SCVs)is critical in ML-based natural hazard susceptibility assessment.However,few studies start to consider the influence due to the selected DMs and how to efficiently select a suitable DM for each SCV.These issues were well addressed in this study.The information loss rate(ILR),an index based on the informa-tion entropy,seems can be used to select optimal DM for each SCV.However,the ILR fails to show the actual influence of discretization because such index only considers the total amount of information of the discretized variables departing from the original SCV.Facing this issue,we propose an index,infor-mation change rate(ICR),that focuses on the changed amount of information due to the discretization based on each cell,enabling the identification of the optimal DM.We develop a case study with Random Forest(training/testing ratio of 7:3)to assess flood susceptibility in Wanan County,China.The area under the curve-based and susceptibility maps-based approaches were presented to compare the ILR and ICR.The results show the ICR-based optimal DMs are more rational than the ILR-based ones in both cases.Moreover,we observed the ILR values are unnaturally small(＜1％),whereas the ICR values are obviously more in line with general recognition(usually 10％-30％).The above results all demonstrate the superiority of the ICR.We consider this study fills up the existing research gaps,improving the ML-based natural hazard susceptibility assessments.  相似文献   

中国夏季风影响过渡区与其他地区蒸发皿蒸发量趋势相反的原因     

杨司琪  张强  奚小霞  乔梁 《大气科学》2019,43(6):1441-1450

夏季风影响过渡区是天气和气候的敏感区,随着全球和区域的变暖,该区域特殊的气候环境响应引起人们重点关注。以南昌、定西、乌鲁木齐作为夏季风影响区、夏季风影响过渡区以及非夏季风影响区的代表站,通过对比中国夏季风影响过渡区和其他地区50年来温度、日照时数、相对湿度、降水量、低云量、风速的变化趋势,以及分析各气象因子单独变化对蒸发皿蒸发量的影响,发现在夏季风影响过渡区各个气象因子的变化均使蒸发皿蒸发量增加,而在其他地区,只有温度变化会使蒸发皿蒸发量增加,其他各因子的变化均会造成蒸发皿蒸发量的下降。贡献度更直观的反映各气象因子对不同地区蒸发皿蒸发的作用。结果表明温度变化对夏季风影响过渡区蒸发皿蒸发变率的贡献最大,贡献度为48.93%。风速变化对夏季风影响区蒸发皿蒸发变率的贡献最大,贡献度为51.54%。降水变化对非夏季风影响区蒸发皿蒸发变率的贡献最大,贡献度为58.57%。此外,低云量的变化对夏季风影响过渡区、夏季风影响区和非夏季风影响区的贡献均达到20%以上。因此,不同地区影响蒸发皿蒸发的最主要的因子是不同的,但低云量对任何地区蒸发皿蒸发的影响都非常重要。  相似文献   

2000年后中国北方东部地区夏季极端降水减少及水汽输送特征   总被引：2，自引：0，他引：2  

李湘瑞  范可  徐志清 《大气科学》2019,43(5):1109-1124

本文研究了1961～2016年中国北方东部地区夏季极端降水日数和极端降水贡献率的年代际变化特征,并进一步分析了该地区极端降水和普通降水的大气环流和水汽输送的差异。主要的研究结果表明:1961～2016年中国北方东部地区夏季极端降水日数和极端降水贡献率在2000年前后发生显著年代际变化,2000年后夏季极端降水天数和极端降水贡献率显著减少。与1984～1999年相比,2000～2016年在对流层高层从欧洲大陆、中亚到东北—蒙古地区,位势高度异常呈现出“正—负—正”的大气波列,从而造成北方东部地区上空为正压的位势高度正异常控制,伴随着下沉运动,大气层结趋于稳定,这些环流条件不利于极端降水发生。2000年后负位相的太平洋年代际振荡（PDO）和正位相的北大西洋多年代际振荡（AMO）共同加强了北方东部地区上空的正位势高度异常。进一步研究表明,极端降水与普通降水的水汽输送和收支以及关键的局地大气系统存在着显著差异,较普通降水而言,极端降水在南北向水汽输送和收支上更强;北方东部地区低空为较强的闭合低压控制,并不断受到高层高位涡空气下传的影响。  相似文献   

GRAPES全球集合预报系统模式扰动随机动能补偿方案初步探究   总被引：10，自引：5，他引：5       下载免费PDF全文

彭飞  李晓莉  陈静  李红祺 《气象学报》2019,77(2):180-195

为了体现次网格尺度能量升尺度转换过程中存在的不确定性, 文中将随机动能补偿(Stochastic Kinetic Energy Backscatter, SKEB)方案应用于GRAPES(Global/Regional Assimilation and Prediction System)全球集合预报系统(GRAPES-GEPS), 以更好地表征模式误差并且增大集合离散度。使用的SKEB方案基于具有一定时、空相关特征的随机型以及由数值扩散导致的局地动能耗散率来构造随机流函数强迫。并根据流函数与水平风速旋转分量的关系, 将SKEB方案中的流函数强迫转化为适用于GRAPES全球模式的水平风速扰动。结果表明, SKEB方案的使用一方面能够提高GRAPES对大气动能谱的模拟能力; 另一方面能够改善GRAPES-GEPS的集合离散度与集合平均误差的关系, 增加了集合离散度, 并在一定程度上减小了集合平均误差, 尤其是在热带地区这种改进更为显著。而且该方案使得热带地区连续分级概率评分(CRPS评分)显著减小。就降水预报而言, 从Brier评分与相对作用特征面积(AROC, Area under the Relative Operating Characteristics)的结果来看, SKEB方案有助于改善中国地区小雨[0.1 mm, 10 mm)、中雨[10 mm, 25 mm)与大雨[25 mm, 50 mm)量级降水的概率预报技巧, 而对暴雨[50 mm, ∞)量级降水预报技巧影响很小(24 h降水量)。总体上, 模式扰动随机动能补偿方案提高了GRAPES-GEPS的概率预报技巧。   相似文献   

利用FY-2F快速扫描资料分析对流初生阶段的云顶物理量特征   总被引：2，自引：0，他引：2       下载免费PDF全文

周鑫  周顺武  覃丹宇  孙阳 《气象》2019,45(2):216-227

基于FY-2F静止气象卫星提供的2015年5—9月的高分辨率数据,通过温度阈值法识别出深、浅对流后,分析和比较了深、浅对流在对流初生(convective initiation,CI)至发展阶段中云顶高度、云顶快速降温率(cloud top cooling rate,CTC)以及多通道差值等云顶物理量特征的变化异同。结果表明:深、浅对流在CI阶段的云顶物理量特征具有相似变化特征,即云顶高度均在短时间内快速上升,CTC值均先减小后增大;深、浅对流差异表现为深(浅)对流云顶上升高度能(不能)超越水汽层高度;深对流CTC最低值较浅对流CTC最低值更低。基于CI阶段深、浅对流的CTC最低值的差异,通过个例验证,表明利用深、浅对流CTC最低值的差异,可以在识别出CI的基础,判断出CI是否发展成为深对流,从而能提前做出预警。  相似文献   

基于Himawari-8卫星的云参数和降水关系研究   总被引：1，自引：1，他引：0  

桂海林  诸葛小勇  韦晓澄  刘伯骏  唐志军  江琪 《气象》2019,45(11):1579-1588

基于日本Himawari-8卫星的云产品,对中国中东部地区2017年夏季(6—8月)每日08—17时的降水资料进行了分析,重点讨论了云光学厚度(COD)、云顶粒子平均尺度(CPS)、云顶温度(CTT)三个云参数与降水的关系。试验表明,降水概率与云参数相关性较高,存在随着COD增加、CPS增加、CTT减小而增加的明显趋势。但是,单个云参数与降水强度相关性则较低;COD、CPS、CTT与小时降雨率的相关系数分别为0.2315、0.1823、-0.2235,均为弱相关。如果综合考虑联合两个或三个云参数形成小时降雨率分布矩阵,则降水过程能得到更为清晰的体现。2017年8月28日的个例表明,相比纯粹基于红外的算法,三参数方法可以明显提高小时降雨率的估计精度。  相似文献   

气象因子对半冬性小麦灌浆速度的影响效应研究     

信志红  郭建平  谭凯炎  张利华  孙义  杨荣光 《气象》2019,45(12):1736-1746

选用黄淮海冬麦区4个半冬性小麦品种郯麦98、山农18、徐麦33、皖麦52为试验材料,通过分期播种试验,利用方差分析、相关分析、逐步回归和通径分析等方法,分析半冬性小麦籽粒灌浆速度变化趋势和气象因子对灌浆速度的影响。结果表明,正常播期冬小麦灌浆速度波动性最小、千粒重最大,迟播10 d冬小麦灌浆速度波动性最大、千粒重最小;华北区品种郯麦98灌浆速度表现最稳定、千粒重最高,而黄淮区品种皖麦52灌浆速度最大;半冬性小麦灌浆持续期为35～39 d;南北气候差异是影响各品种冬小麦灌浆速度不同的原因之一。半冬性小麦各播期灌浆速度的变化趋势一致,灌浆速度变化与相关显著气象因子的变化规律相符合;灌浆速度峰值期一般出现在开花后15～25 d,迟播冬小麦最大灌浆速度出现时间较对照处理提前,不利于提高粒重;气温条件对冬小麦灌浆速度影响显著,其中最高气温要素是影响不同播期品种灌浆速度的共有关键因子。通径分析表明,最高气温对灌浆速度的作用由自身的直接效应决定,而日照时数与最低气温对灌浆速度的作用与间接效应一致;最高气温平均值对灌浆速度的影响最重要,日照时数和最低气温平均值对灌浆速度的影响较弱;最高和最低气温平均值、日照时数均为灌浆速度的限制因子,其中最高气温平均值对灌浆速度变化的决策作用最大。  相似文献   

渤海湾周缘高温地热异常特征及深部热结构分析     

张健  何雨蓓  姜程浩  褚伟  方桂 《地球学报》2023,44(1):57-69

渤海湾周缘高温地热异常区是华北重要的地热资源区,研究其浅层高温地热异常及深层高温地热结构,是解决中国东部高温地热勘查开发瓶颈的重要基础,对加快构建东部现代能源体系、推进“双碳”目标进程具有重要的科学意义。利用最新的中国大陆岩石圈速度模型USTClitho2.0和航磁资料,在大地热流资料约束下,本文计算了渤海湾周缘浅层与深层高温热结构,结果表明:该区居里面平均深度20.8km,居里温度420℃,中、上地壳高温热结构与居里面起伏形态密切相关。上地壳生热率随深度增大而递减,反映了放射性生热元素向上迁移、在浅层富集的垂向分异特征。Moho面温度在600～800℃之间,岩石圈底界面1300℃等温面深度在66.3～97.5 km之间,平均值为76.8 km。依据USTClitho2.0模型Vp、Vs速度结构,本文修正了前人的地壳分层结构及上地壳生热率,计算了研究区内全部91个大地热流点的壳幔热流比,结果表明:Qc/Q=56.4%、Qm/Q=43.6%, Qc/Q>Qm/Q,显示该区为“热壳”结构。前人认为此区是“冷壳热幔”型热结构,本文的计算结果修正了前人的认识,指出上地壳层热流在地表总热流...  相似文献   

小江断裂带地壳运动特征及地震危险性研究     

刘耀辉  李金平  王刘伟 《测绘工程》2015,(7)

利用1999~2013年间川滇地区的GPS速度场观测数据和块体模型研究小江断裂带地壳运动特征及地震危险性。结果表明:小江断裂带闭锁程度较高,应变量积累较大,在地表以下6km的闭锁程度约为0.94,滑动亏损速率约为(9.2±0.4)mm/a,整条断裂带左旋走滑速率约为(10.8~12.1)mm/a。结合小江断裂带上的历史地震数据估算,小江断裂带未来地震最大震级为7.3级,与近年来断裂带活动较为活跃相吻合。  相似文献   

Impact of different sampling rates on precise point positioning performance using online processing service     

Serdar Erol  Reha Metin Alkan  ?.Murat Ozulu  Veli Il?i 《地球空间信息科学学报》2021,24(2):302-312

In this study, the effect of different sampling rates (i.e. observation recording interval) on the Precise Point Positioning (PPP) solutions in terms of accuracy was investigated. For this purpose, a field test was carried out in ?orum province, Turkey, on 11 September 2019. Within this context, a Geodetic Point (GP) was established and precisely coordinated. A static GNSS measurement was occupied on the GP for about 4-hour time at 0.10 second (s)/10 Hz measurement intervals with the Trimble R10 geodetic grade GNSS receiver. The original observation file was converted to RINEX format and then decimated into the different data sampling rates as 0.2 s, 0.5 s, 1 s, 5 s, 10 s, 30 s, 60 s, and 120 s. All these RINEX observation files were submitted to the Canadian Spatial Reference System-Precise Point Positioning (CSRS-PPP) online processing service the day after the data collection date by choosing both static and kinematic processing options. In this way, PPP-derived static coordinates, and the kinematic coordinates of each measurement epoch were calculated. The PPP-derived coordinates obtained from each decimated sampling intervals were compared to known coordinates of the GP for northing, easting, 2D position, and height components. According to the static and kinematic processing results, high data sampling rates did not change the PPP solutions in terms of accuracy when compared to the results obtained using lower sampling rates. The results of this study imply that it was not necessary to collect GNSS data with high-rate intervals for many surveying projects requiring cm-level accuracy.  相似文献