ARIMA-LSTM组合模型在基于SPI干旱预测中的应用——以青海省为例

开展干旱预测是有效应对干旱风险的前提基础。利用1958—2017年青海省38个气象站点逐日降水量数据计算多尺度标准化降水指数（SPI）,并建立了SPI序列自回归移动平均模型（ARIMA）、长短时记忆神经网络模型（LSTM）和基于二者优点提出的ARIMA-LSTM组合模型;对模型参数进行率定和验证后,利用所建立的模型,以西宁站点为例,对多尺度SPI值进行预测,借助均方根误差（RMSE）、平均绝对百分比误差（MAPE）和决定系数R²对所有预测模型的有效性进行判定。结果表明：ARIMA-LSTM组合模型在SPI1和SPI12的RMSE值分别为0.159 7和0.181 0,均低于ARIMA模型的1.265 4和0.293 3,说明ARIMA模型与ARIMA-LSTM组合模型对SPI的预测精度都与时间尺度有关,ARIMA模型的预测精度随着时间尺度的增加而逐渐提高;结合GIS并利用实测数据与模型的预测数据相比较说明ARIMA-LSTM组合模型相比于单一ARIMA模型的预测精度更高,且能够很好拟合不同时间尺度的SPI值。     

基于地理探测器的干旱区内陆河流域产水量驱动力分析 ——以疏勒河流域为例

明确干旱区产水量的驱动因素，能为区域水资源优化和可持续发展提供科学依据。基于 MODIS 植被指数、HWSD 的土壤数据集以及气象要素数据，采用 InVEST 模型和地理探测器探究疏 勒河流域多年平均产水量的空间分布，揭示不同空间尺度上产水量的单因子及双因子交互驱动机 制。结果表明：疏勒河流域多年平均产水量呈现南部>北部>中部。流域尺度上，产水量空间格局 的主导驱动力为降水，坡度与降水交互驱动作用最为显著。区域尺度上，南部山区、北部马鬃山地 区和中部平原区的主导驱动力各不相同，分别为日照时数、人为干扰强度、降水，双因子交互作用 显示人为干扰强度与其它因子的交互最为显著。不同土地利用类型中，耕地产水量的主导驱动力 为坡度，而其它地类产水量的主要影响因子为降水。各地类中降水与其他因子的交互均大大增强 了单因子驱动力。因此，干旱区产水量多尺度驱动机制研究对区域水资源可持续管理至关重要。     

基于修正的GHG-RA模型的三峡库区甲烷排放通量估算

利用以往研究中三峡库区的24个监测点的甲烷排放通量实测数据及其年平均气温和降水量数据,对温室气体排放风险评估模型(greenhouse gas risk assessment tool,GHG-RA)的系数进行了修正;利用修正的GHG-RA模型,估算了三峡库区24个监测点的甲烷排放通量;对2018～2117年期间三峡库区的平均甲烷排放风险进行了评价。研究结果表明,利用修正的GHG-RA模型估算的24个监测点的甲烷排放通量的平均值为0.222 mg/(m2·h),与实测值的均方根误差和平均偏差分别为0.12 mg/(m2·h)和0.32 mg/(m2·h);估算的2018～2117年期间三峡库区的平均甲烷排放通量为0.255 mg/(m2·h),甲烷排放风险为中等排放风险。     

川滇块体东边界主要断裂带现今运动特征分析

基于2009年以来的GPS观测数据,利用块体模型和GPS剖面方法分别计算川滇块体东边界主要断裂带的滑动速度,并结合跨断裂带的区域应变时间序列分析断裂带现今的运动特征。结果表明:从速度场变化来看,2013—2015期的速度场在川滇块体东北部有东向增加的微弱变化;从滑动速率结果来看,鲜水河北段的左旋走滑运动有所增强,拉张运动有所增加;小江断裂带的左旋走滑运动普遍有微弱的增强;从去掉线性的区域应变时间序列结果来看,小江断裂带南段主张应变在2014年底出现了趋势性转折,值得进一步关注。     

西北地区地下水水量-水位双控指标确定研究——以民勤盆地为例

地下水是西北内陆河流域干旱半干旱地区重要的供水水源、生态因子和环境因子。当前缺乏针对西北干旱半干旱地区特点的地下水水量和水位双控管理指标确定方法研究，无法为西北地区开展流域水资源管理生态保护提供技术支撑。本研究基于地下水可持续利用和生态保护的原则，提出了一套确定西北地区地下水水量-水位双控指标的技术方案。采用“以位定量”的思路，依据指标监测井代表的不同地下水功能区的地下水管理水位，确定水位指标区间值；将通过天然植被排泄的地下水量作为不可袭夺的排泄项，以数值模拟方法预报求解满足水位指标约束的地下水开采量，计算水量指标区间值。以民勤盆地为研究区开展示例研究，依据技术方案计算得到水位指标的下限阈值为埋深5.00～49.37 m，上限阈值为埋深0.00～5.00 m，水量指标上限为6 000×104 m3/a，下限为10 000×104 m3/a。采用2012—2016年区内实际开采量和监测水位变化趋势进行验证，当开采量在水量指标区间内运行时，水位也基本在水位指标区间内变化。该技术方法可以为西北地区开展双控管理提供一定的技术支撑。     

黄渤海带鱼(Trichiurus lepturus)渔业生物学参考点估计研究

It is important to find a reliable method to estimate maximum sustainable yield(MSY) or total allowable catch(TAC) for fishery management, especially when the data availability is limited which is a case in China. A recently developed method(CMSY) is a data-poor method, which requires only catch data, resilience and exploitation history at the first and final years of the catch data. CMSY was used in this study to estimate the biological reference points for Largehead hairtail(Trichiurus lepturus, Temminck and Schlegel) in the Yellow Sea and Bohai Sea, based on the fishery data from China Fishery Statistical Year Books during 1986 to 2012. Additionally,Bayesian state-space Schaefer surplus production model(BSM) and the classical surplus production models(Schaefer and Fox) performed by software CEDA and ASPIC, were also projected in this study to compare with the performance of CMSY. The estimated MSYs from all models are about 19.7×104–27.0×104 t, while CMSY and BSM yielded more reasonable population parameter estimates(the intrinsic population growth rate and the carrying capacity). The biological reference points of B/BMSY smaller than 1.0, while F/FMSY higher than 1.0 revealed an over-exploitation of the fishery, indicating that more conservative management strategies are required for Largehead hairtail fishery.     

基于水声环境空间中多模态深度融合模型的目标识别方法研究

随着对水下目标特性研究的深入和声学探测技术的发展,基于单模态的阵列式信息融合或基于空间信息的分布式信息融合的水下目标识别方法研究已有一定成果,但针对复杂海况导致单一物理场或单一融合层次的系统识别性能提高有限等方面影响的水下目标识别方法研究还有所不足,因此,开展基于多模态深度融合模型的水下目标识别方法研究可利用模态互补,共享信息而提升识别率。文中在国内外研究基础上,深入研究了基于到达时差法和多模态方法组合的检测方法,初步形成了基于水声环境空间中多模态深度融合模型的识别框架,开展了海洋中典型自然与人为事件的信号分析与特征提取,并在此基础上,设计新型基于海底基站的被动识别系统。该系统同步记录和由位置等组成的时间序列标记声、磁和压数据,可实现高精度、高分辨率的识别。本研究可满足未来海洋观测对高性能水下目标探测、定位和跟踪系统的迫切需要,为海洋安全监管、海洋突发事件应急响应等领域提供新的技术手段和科学参考。     

利用短期静态PPP结果反演海潮负荷位移

采用香港11个GPS测站的观测资料进行1 h、2 h、3 h和4h静态PPP解算，获得4组PPP坐标序列，利用调和分析求取11个测站处8个主要分潮的负荷位移参数（振幅和相位），将其与海潮模型计算的负荷位移参数进行对比，并比较分析PPP反演值与海潮模型值改正海潮负荷信号的效果。结果表明，垂直和水平方向上，不同PPP结果反演8个分潮的负荷位移分别具有约5 mm和7 mm的差异；PPP反演8个分潮垂向负荷位移优于全球海潮模型，但水平方向上的反演效果稍弱。