2024年4-6月我国区域性高温干旱特征及其影响因子

在全球气候变暖的严峻形势下,区域性高温干旱事件愈发频繁,对生态环境、粮食安全、经济发展和生命健康构成重大威胁。2024年4—6月,我国华北、西北及西南地区再度遭遇高温干旱侵袭,农业生产遭受明显损失。本研究综合多种数据资料剖析上述3个区域高温干旱事件的演变特征及成因。结果表明,西南地区干旱主要发生在4月,而华北和西北地区自4月起旱情显现、5—6月旱情逐渐加剧(强度增强、范围扩大)。伴随旱情加剧,区域最高气温异常范围明显扩展,西北地区高温日数创历史新高,5月最高气温达到峰值,较旱情最为严重的6月提前一个月;西南和华北地区高温接近历史极值。进一步分析表明,华北地区干旱主要受太平洋地区环流调控,而高温则主要受低纬度太平洋环流及西太平洋暖池影响;西北地区的干旱主要与西太平洋副热带高压及北半球极涡密切相关,高温则主要来自北大西洋的影响;西南地区高温干旱的成因更为复杂,但主要聚焦于北半球副热带高压和低纬度太平洋、印度洋。从大气环流和水汽输送的角度审视,华北和西北旱情的主导因素为大陆高压的发展和维持,而西南地区的干旱则受偏北的西太平洋副热带高压引导,致使来自印度大陆的干热气流控制这一区域,造成水汽辐散,进而引发高温干旱灾害。

基于极限学习机的矿井突水水源快速识别模型

在煤矿突水灾害防治过程中,需要快速准确地识别出突水水源类型。激光诱导荧光技术具有灵敏度高和快速监测的特点,利用该技术获取水样的荧光光谱。光谱经卷积平滑预处理和主成分分析提取特征信息后,采用极限学习机算法建立多元分类学习模型。确定隐含层激励函数为Sigmoid函数,并通过交叉验证法确定最优隐含层节点个数。从训练网络的平均时间、训练和测试的平均分类准确率和标准差方面,与BP和SVM传统分类算法进行了性能比较。结果表明:在训练集和测试集上的平均分类准确率方面,该模型与传统分类模型基本一致,但该模型分类准确率的标准差最小,说明其具有较稳定的分类性能;在训练模型学习时间方面,该模型能够大幅度降低分类学习时间,说明其具备快速识别突水水源性能。

西北四省(区)GRAPES模式降水预报的定量评估

基于中国西北四省(区)2016—2017年的站点观测降水数据和GRAPES区域数值模式24 h和48 h预报结果,采用平均误差、均方根误差、相关系数、分等级TS评分等指标,对GRAPES区域数值模式在西北四省(区)降水预报进行定量评估。结果表明:时间上,模式对西北四省的晴雨预报准确率能达到0.7以上,逐日空间相关系数为0.2~0.4。夏季降水的偏差最大,24 h和48 h预报平均误差分别为4、6 mm·d^-1,均方根误差分别为6、8 mm·d^-1。不同等级降水的24 h和48 h预报TS评分显示,各个月份小雨TS评分为0.2~0.5,中雨为0.1~0.2,大雨以上不到0.1。空间上,24 h和48 h预报晴雨准确率在大部分地区达到0.6以上,相关系数在甘肃东部、陕西中部和南部超过0.6。24 h预报平均误差在青海、甘肃、陕西三省南部最大(达到2~4 mm·d^-1),48 h预报的平均误差比相同区域的24 h预报高出1~2 mm·d^-1,在陕西南部平均误差最大(达到5~8 mm·d^-1)。各个量级的24 h预报TS评分明显好于48 h,24 h预报对大雨、暴雨有所预报,48 h预报对中雨以上量级降水预报较差。

近百年及未来百年PDO位相年代际转变检测及其早期预警信号研究

本文基于临界慢化的理论,采用太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation, PDO)指数的近百年(1900~2019年)历史数据及未来百年(2006~2100年)模式模拟数据,首先通过滑动t检验确定PDO位相转变的时间,进而借助于表征临界慢化现象的方差和自相关系数,研究了PDO年代际位相转折的早期预警信号。结果表明:(1)近百年来PDO发生了4次显著的位相转变,每次位相转变前的5~10年可以提取到早期预警信号;(2)通过对CMIP5气候模式资料计算得到的PDO进行统计合成得到未来百年的PDO序列,检测结果表明在2040年和2080年前后发生年代际转折,转折前的5~10年能够检测到早期预警信号;(3)近百年和未来百年PDO序列的位相转变及早期预警信号研究证实在PDO发生位相转变之前方差和自相关系数总能提前数年给出预警信号,也揭示了未来PDO的转折时间。

基于MVVM架构的智能储库系统

智能储库系统具备对起重机进行智能调度的功能,通过减少或替代人工操作达到提高生产效率并降低运营成本的目的。文中详细叙述了智能储库系统强大的记录和追踪货物信息能力,并对系统中各功能进行创新设计,从而实现精准的库存管理以及根据需求变化智能调度起重机。在库位管理方面,仓库被划分为不同的区域,根据货物的大小分配库位,这样可以进一步提高存储和检索效率。调度系统掌握货物的位置信息,能够制定合理的路线规划,并将任务分配给起重机执行,以实现多台起重机的协同作业。

基于视觉识别技术储运管控装置及方法

随着视觉识别技术的不断发展和设备的持续更新,其在各行业和领域的应用日益广泛。文中基于视觉识别技术的储运管控装置及方法结合数字化、信息化、智能化技术,采用视觉识别设备对储库内储运的物料、运载车辆及储库的储存情况进行精准识别,通过储运管控装置及储运管控方法获取物料、运载车辆及储库的数字化信息,进而生成搬运指令并指导搬运装置进行物料自动搬运,实现了储库物料搬运的智能化和无人化,提高了生产的工作效率,降低了储运成本和人力成本,提升了储库储运管理水平。

多种订正技术在风电场风速预报订正中的应用

通过订正技术提高风速预报的准确性,能够显著提升风电场风力发电效率,增加电能并网的稳定性,减轻电网压力、降低经济运营成本。为电场优选出合理的风速订正方法,利用Weibull、AVT以及MOS方法分别针对甘肃省黑崖子和南湫风电场开展风速预报的订正研究。结果表明,订正前风速预报的平均误差在2～3 m·s-1,订正后降至1～2 m·s-1。3种方法对比来看,MOS方法订正后的平均误差最低,其次是Weibull和AVT方法,但是不同方法对不同等级风速的订正效果差异显著。其中,黑崖子风电场,风速处于0～4、4～8和8 m·s-1以上范围时,对应订正效果最好的分别是AVT、MOS和Weibull方法;南湫风电场,当风速为4～13 m·s-1时,Weibull和AVT方法的订正效果显著优于MOS方法。

踝关节动态松动术改善脑卒中患者足下垂的效果

目的探讨踝关节动态关节松动术应用于脑卒中后足下垂患者中的效果.方法选取2020年6月—2021年6月就诊于山西省针灸医院康复科的70例脑卒中后足下垂患者为研究对象,采用随机数字表法将其分为研究组和对照组,每组35例.对照组采用常规康复治疗,研究组在此基础上采用踝关节动态关节松动术,比较两组患者的干预效果.结果治疗前,两组的踝关节主动背屈关节活动度比较,差异无统计学意义(P>0.05);治疗后,研究组的踝关节主动背屈关节活动度为(12.64±4.01)°,大于对照组的(9.93±3.22)°,差异有统计学意义(P<0.05).治疗前,两组的主动踝背屈肌力和闭目站立得分比较,组间差异无统计学意义(P>0.05);治疗后,研究组的主动踝背屈肌力为(4.07±1.75)级,闭目站立得分为(3.67±1.94)分,均高于对照组的(2.74±1.32)级、(2.93±1.52)分,组间差异有统计学意义(P<0.05).结论踝关节动态关节松动术能有效增加脑卒中足下垂患者的踝关节主动活动度,改善其踝背屈肌力,并提高其闭目站立平衡功能,值得临床推广使用.

ZigBee组网在矿井突水应用中的网络性能分析

针对Zig Bee组网在矿井突水应用中数据传输的可靠性问题,采用主控制器STM32F107RB、射频无线收发器CC2540和传感器模块共同集成了数据采集模块,采集到的数据信号经过协调器和路由器模块传送至上位机。由测试结果可知:丢包率随着接收信号的强度指示(RSSI)值增大而减小。利用自适应功率调节算法,在保持丢包率为1%左右的前提下,调整节点发射功率,从而使节点数据传输可靠且能耗最低。

改进加权质心算法用于煤矿井下人员精准定位

煤矿安全避险六大系统是煤矿安全生产的重要保障条件,为提高井下人员的精准定位,针对传统加权质心算法的不足,提出了改进加权质心算法。该算法在三角质心算法的基础上,取五个信标节点,2次利用修正加权质心算法求出未知节点的坐标值,实现人员的精准定位。实验结果表明:改进加权质心算法的平均误差为0.41m,比一般加权质心算法的平均误差减少了1.16m,比修正加权质心算法的平均误差减少了0.66m,且改进加权质心算法的最大值和最小值也明显优于其他两种算法。基于接收信号强度RSSI的改进加权质心算法定位更精确,更能满足于井下人员定位的要求。

近56 a中国西北地区不同强度干旱的年代际变化特征

利用1962-2017年中国西北地区227个气象站逐日气象观测资料,以标准化降水蒸发指数为干旱指标,研究不同强度(轻旱、中旱、重旱、特旱)干旱频次的年代际变化特征。结果表明:(1)近56 a中国西北地区不同强度干旱频次在1980年代前后呈现由多到少的年代际转折,转折之前干旱主要发生在西北地区西部,转折之后主要发生在西北地区东部;(2)轻旱和中旱频次显著高于重旱和特旱,其中轻旱和中旱在1980年之后呈现反位相变化;(3)不同强度干旱频次的空间差异明显,轻旱和中旱主要在新疆东部、青海南部等地区,重旱主要在西北地区西部,特旱主要在西北地区东部。

近70 a来中亚极端高温事件时空分布

基于NCEP/NCAR 1948—2017年逐日平均气温资料,利用百分位阈值法确定中亚地区极端高温事件的阈值,进而分析该地区近70a极端高温事件强度、频次时空分布特征。结果表明:中亚地区暖季平均气温的空间分布受地形影响显著,从西南向东北逐渐降低。极端高温事件的强度和频次在1967年前后发生年代际转折,其中强度在转折后要显著高于转折前,频次在转折前呈现负趋势、转折后转变为正趋势。极端高温事件发生的区域也存在显著的年代际变化特征。极端高温事件强度趋势增加最显著的地区位于乌兹别克斯坦西部,负趋势最显著的区域位于中国南疆;频次趋势增加最显著区域位于哈萨克斯坦西部的乌拉尔地区,负趋势显著区域则位于帕米尔高原。

基于YOLOv3的磁瓦表面缺陷检测算法

由于磁瓦缺陷本身对比度、不同缺陷特征不尽相同等原因,传统缺陷检测算法检测效果较差。针对不同缺陷特征的磁瓦缺陷检测的问题,提出了一种基于YOLOv3的磁瓦缺陷检测方法。YOLOv3借鉴Resnet的残差结构可以很轻松的构建更深的卷积网络,更深的网络可以更好地表达磁瓦缺陷的特征。同时其类似FPN的特征融合思想,可以较好地保证小缺陷样本不会出现特征丢失的情况。基于以上优点,YOLOv3很适合应用于缺陷检测。实验结果表明,该方法在检测效果上不差于基于Resnet101的FasterR-CNN的方法,而且其平均检测速度快5倍以上。

冷湖地区气象要素变化及其对天文观测的影响

基于青藏高原冷湖地区的气象观测资料,开展了气象要素变化及对天文观测的影响研究,从气温—降水、云量—日照时数、大风—沙尘三个方面分析了在冷湖地区进行天文观测的可能性与合理性。结果表明:冷湖地区年平均气温低,最高和最低气温差值存在年代际转折特征,转折后气温差值降低(最低气温增加趋势超过最高气温),降水量较少,夏季降水减少而其他季节降水增加,低温少雨的环境有利于大气层结稳定,提升天文观测数据质量;日照时数在年代际转折以后增加,云量减少,低云量有助于电磁波的传播,提升天文观测精度;风速和大风日数在转折以后均为减弱趋势,这使得浮尘日数也减少,这有助于减少天文观测仪器的磨损,增加天文观测仪器的使用寿命。

2023年上半年我国干旱的特征及其成因分析

2023年1—6月我国西南、华北东部、华东北部、华中南部、华南及东北中部等地均发生不同程度的气象干旱,严重影响农业生产、制约当地经济发展。为提高应对旱灾能力,及时开展防灾减灾工作,应对旱情进行实时总结,本文利用K干旱指数、MCI指数、T-N通量和CABLE陆面模式,以及气象观测数据、再分析数据、土壤水分资料等,综合分析区域性干旱事件的时空分布特征及成因。结果显示:(1)2023年上半年,中国西南和内蒙古东部地区发生严重区域性干旱,西南地区经历了从持续型到骤发型的干旱转变,而内蒙古地区则持续干旱。(2)同期500 hPa高度场在中高纬度呈“两槽两脊”型,西太平洋副热带高压异常西伸北抬,欧亚中纬度Rossby波异常偏弱,导致中高纬地区的平直西风和冷空气影响减弱,造成西南地区和内蒙古东部地区降水偏少,进而引发区域性干旱。(3)2023年上半年,冬季La Niña事件转为春季El Niño事件,导致西南地区对流活动偏弱,诱发持续高温干旱天气;内蒙古地区的海温敏感区分布导致其上游高压脊稳定,造成内蒙古东部地区干旱少雨。

非自然因素引起的增温趋势的时空分布特征

基于数据长程相关性,利用相对变化趋势,构建气温相对变化趋势的概率密度函数及超越概率,研究并计算了1951~2017年中国气温相对变化趋势基于一定置信水平下属于自然变率范畴的置信限,判别相对变化趋势是否由非自然因素引起(增温是否显著),探讨不同地区非自然因素引起的温度变化的阈值、相应的转折时间段及演变趋势。结果表明:(1)中国160站温度资料中有10%的站点趋势显著性被传统线性回归方法高估了,这些站点主要位于西北、西南和东部沿海地区。(2)从全国温度趋势的空间分布来看,除新疆中西部地区呈现降温趋势之外,其他地区均为增温趋势,其中东北、内蒙及晋北地区非自然趋势大,增温显著。(3)从不同年代际增温显著区域的空间演变来看,华北、东北地区率先增温显著,之后逐渐向南向西扩展,1966~2001年时段中国大部分区域表现为非自然增温显著;1971~2006年时段,东北地区以及内蒙东北部增温显著区域开始逐渐减少,同时中国西南地区增温显著区域开始逐渐增多;1976~2011年增温显著区域最大;1981~2016年,增温显著站点主要集中在黄河、长江流域及两大流域之间和中国南方地区。综上,中国非自然因素引起的增温显著区域在时间和空间上均存在显著的年代际转折。本研究为中国气温变化的归因及其预测研究,为加强气候变化研究成果向短期气候预测的转化及联系提供新视角、新途径。

一种改进的Criminisi图像修复算法

传统的Criminisi算法使用固定大小的样本块进行修复,无法根据不同区域的纹理和结构进行调整,影响图像的修复质量。为此提出一种自适应选择样本块大小的算法,通过计算图像中像素点的梯度值来反映像素点附近区域的结构信息,进而自适应调整样本块大小。实验结果表明,改进算法可以减少传统Criminisi算法中可能出现的错位、断层等现象,能够较好地提高破损图像的修复效果。

湖南省不同时间尺度SPI干旱特征研究

选取湖南省97个国家气象观测站1961—2016逐月降水资料,采用统计方法,构建了湖南省的月、季、年尺度的标准化降水指数(SPI),并利用SPI指数分析了湖南省不同时间尺度干旱特征。结果表明:湖南省多年平均年尺度干旱发生站次为30.7站,多年平均季尺度干旱发生站次为30.5站,多年平均月尺度干旱发生站次为30.7站,三者相差很小;无论是年尺度、季尺度还是月尺度的湖南省SPI干旱指数都存在较为明显的年代际变化,都存在明显的干—湿—干—湿变化;总体来说年、季、月尺度湖南省都可以分为全省一致旱涝分布型、南北反向旱涝分布型,且前两个模态解释方差超过60%,能够代表不同时间尺度干旱的主要空间分布特征;对比分析不同时间尺度下的典型干湿年,能够发现湖南省2002年为全省一致湿润年、1997年为北旱南涝年、1969年和1998年为北涝南旱年。研究结果能够为湖南干旱的防灾减灾提供依据。

基于短期历史资料的河西地区太阳辐射预报订正研究

基于数值模式的太阳辐射预报往往存在一定的系统性偏差,AVT订正方法能够有效降低预报偏差,本文利用该方法对甘肃河西地区两个光伏电站的太阳辐射预报结果进行订正。结果表明:(1)订正前预报偏差呈现明显的"先增加、后减小"日变化特征,订正后日变化特征不明显,并且订正前预报偏差与观测值线性关系显著,订正后线性关系减弱(相关系数降低、拟合优度降低);(2)太阳辐射存在明显的年变化特征,其预报偏差春季最高,其次为夏季,冬季最小,订正后不同季节的预报偏差均降低,春季和夏季降低较为明显。

基于近似熵的中国西北地区干旱的非线性特征

从气候系统的复杂性角度出发,基于经验正交函数和近似熵方法,采用SPEI干旱指数,探讨1962-2017年中国西北地区干旱的时空分布特征及其非线性特征。结果表明:(1)1962-2017年中国西北地区SPEI的EOF第一模态空间分布呈"全区一致"型,第二模态空间分布呈"东正西负"型,结合第二模态时间系数,说明西北地区西部较年代际转折之前变得湿润,而东部较年代际转折之前有变干趋势,转折点约在1980年,且干旱存在2~3 a的周期特征;(2)中国西北地区20世纪80年代初转折后的干旱复杂度整体比转折前有所增大,可预测性降低,秋、冬季的复杂度大于春、夏季,其中冬季最大,夏季最小。