Kraken海洋声学模型及其声传播与衰减的数值试验

针对射线、简正波、PE、FFP等传播模型的算法原理及其适用的海洋环境,建立了以Kraken声学模型计算软件为基础的海洋声场数值预报系统.应用该预报系统对4组典型的海洋声场进行了数值试验,结果表明:在相同的海面和海底边界条件下,声场分布是由声速剖面和声源位置决定的.在负梯度声场中,所有声线都折向海底,在极限声线外产生阴影区.声源位于声道轴附近的温跃层中会产生波导传播.用射线理论解释了上述现象的成因,指出了其实际应用价值.     

基于纹理与分形理论的气象卫星云图目标物识别

气象卫星云图上的目标物进行识别具有重大的实际意义。本文利用计算机图像处理和模式识别技术,结合分形理论对卫星云图上常见的三种云和晴空进行了纹理特征提取,设计神经网络进行了识别实验,结果证明这种方法是有效的。     

西太平洋副高形态指数的分解重构与集成预测

用小波分解和自适应神经模糊推理系统(ANFIS)相结合的方法,建立了西太平洋副热带高压形态指数月、季时间尺度的集成预报模型。由于小波分解可在信号的频域—时域内自由伸缩,准确地分解和重构带通、低通信号,因而能将复杂的副高指数时间序列分解为相对简单的周期分量信号,既简化了系统结构,又突出了信号特征。随后基于ANFIS模糊系统的非线性、容错性、自适应性和联想学习功能,建立各分量信号的独立预报模型,最后对分量预报结果进行集成。试验结果表明,该方法在保留预报对象主要特征的前提下,有效降低了预报难度,预报准确率和预报时效均较传统方法有明显的改进和提高。     

基于人工神经网络的北极海域大气能见度格点数据生成技术

随着北极航线的逐渐开通,北极航道的通航风险评估工作得到更多的关注。针对当前北极航道风评工作中存在的能见度数据稀缺等问题,提出一种基于能见度推理结果与观测数据相结合的能见度格点数据生成技术。通过确定能见度影响因子、生成样本数据集、人工神经网络技术和贝叶斯推理技术的拟合效果对比、订正推理所得能见度数据等流程,构建了基于人工神经网络推理结果和观测数据相结合的能见度格点数据生成模型,并将该推理结果与传统插值结果进行对比。结果表明,基于该模型生成的能见度格点数据的准确度高于插值结果,且结果更为科学,能够为我国的极地航道风评工作提供重要参考。     

基于相空间重构的西太平洋副高指数的动力随机性与复杂性

基于NCEP/NCAR再分析资料,计算了西太平洋副热带高压脊线指数的逐候时间序列,对该时间序列进行了相空间重构,对相空间重构中最佳嵌入维数和延迟时间的选择进行了分析,画出了相应的伪相图,同时还对副高脊线指数吸引子的关联维数进行了计算,得到副高脊线指数关联维数为3.10±0.05.通过动力参数的计算和重构后相空间递归图的分析,讨论了副高活动的动力随机性和复杂性.分析结果对副高系统复杂性和可预报性的认识以及副高动力模型反演有参考意义.     

基于最小二乘支持向量机的副热带高压预测模型

采用EOF时空分解、小波频牢分解和最小二乘支持向量机（LS-SVM）交叉互补方法,建立夏季500 hPa位势高度场的预测模型,用以描绘和表述副热带高压形势场的形态和变化。首先用经验正交函数分解（EOF）方法将NCEP/NCAR再分析资料500 hPa位势高度场序列分解为彼此正交的特征向量及其对应时间系数,随后提取前15个主要特征向龟的时间系数（方差贡献96.2%）,采用小波分解方法将其分解为相对简单的带通信号,再利用LS-SVM方法建立各分量信号的预测模型,最后通过小波时频分量重构和EOF时空重构,得到500hPa位势高度场的预测结果以及副热带高压形势场的预测。通过对预测模型的试验情况和分析对比,结果表明:基于上述思想提出的算法模型能较为准确地描述500 hPa位势高度场的形态分布并预测1~7 d的副热带高压活动,对10~15 d的副热带高压活动预测结果也有参考意义。     

基于统计模型的气象数据无损压缩新方法

对当前广泛使用的气象格点数据结构进行了统计分析，通过分析常用气象要素格点资料相邻格点之间的相关性及计算要素场的符号熵和信息冗余度，认为气象格点数据中存在着明显的信息冗余，具有很高的可压缩性，且相关性越好，可压缩性越高。在此分析基础上建立了气象格点数据的二维线性预测统计模型，剔除冗余信息，并结合Huffman编码，提出了一种气象格点数据无损压缩新方法。该方法可极大提高气象格点数据的压缩率，且能保证在有效精度内数据完全无损。最后对常用气象格点资料进行了压缩对比试验，结果表明，该方案压缩效果明显优于当前国际通用的气象数据压缩编码格式(如GRIB和netCDF码)，从而能够大大提高气象以及地球科学中海量数据采集、存储和传输交换的业务应用效率。     

海温观测资料的三维时空分布和偏度特征研究

利用包含Argo和WOD05的历史现场观测数据集,分析研究了全球历史海温观测的三维时宅分布特征,并对观测数据的偏度特征进行研究.研究结果表明:1)海温观测数据在全球许多海域(特别是南大洋和北冰洋)较为稀少,大多数观测集中在北欧沿海、北美的东西部沿海和西北太平洋区域以及其他少数区域;北半球观测数据明显多于南半球;2)海温具有明显的非对称性分布特征,其非正态分布和有偏现象是一个全球的普遍现象,且随着海区和深度而变化;非正态分布网格数量在任意给定的深度层次上占总网格数的比率超过80%:3)海温观测在各水平层次总体上具有正偏的特性,但在黑潮、湾流、南极绕极流等区域呈现出负偏的特征;具有正偏分布特征的区域网格数量占全球网格总数的比例随着深度的增加而增加,至600 m时达到75%左右.     

气候变化对中国国家安全的影响

基于政府间气候变化专门委员会(IPCC)第四次评估报告和2007年中国发布的气候变化国家评估报告的结果,整理、分类和提炼出关系中国国家安全的气候变化要素及其影响的演变趋势和区域响应特征,并分析其产生的安全后果.结果表明,基础设施的损毁、基础自然资源的缺失以及人民生命财产损失是气候变化产生的三个关键社会经济影响.气候变化...