基于GPU和数据同化的深水湖库水温与溶解氧中短期预报

深水水库通常存在季节性温度分层,由温度分层引起溶解氧等水质指标的分层还会诱发库区水环境水生态问题。当前在中短期时间尺度上对水库水温和溶解氧进行预报的研究相对较少,提高数学模型的模拟效率与精度对提升中短期预报效果至关重要。本文采用集合卡尔曼滤波算法作为同化方法,基于CE-QUAL-W2模型建立水库水动力水质数学模型,基于OpenACC的GPU并行方法提升模型计算效率,构建大黑汀水库水温与溶解氧的数据同化系统,在中短期时间尺度上开展水库水温与溶解氧高精度、高效率预报。预报结果符合水库水温与溶解氧的中短期变化规律,能够为大黑汀水库的供水与生态安全提供技术支撑。

基于统计降尺度的中国高温和热浪中短期预报

基于中国51个气象站2011—2015年5年日最高温度数据,以NOAA的第二代全球集合预报系统提供的1~8d天气预报日最高温度数据以等距累积分布函数匹配(EDCDFm)法进行降尺度后作为预报值,统计分析这5年的高温和热浪情况,将气象站点实测值和预报值进行比较,对站点年高温日次数和年热浪发生频率的预报进行适用性评价。结果表明,通过对年高温日次数和年热浪频率的拟合,相关系数R2分别超过了0.8和0.7;但有些站点由于所处的地理环境,没有高温和热浪的情况;EDCDFm方法能很好地提高数值预报系统的精度,1~8d天气预报的修正值对站点高温热浪事件预报具有较好的适用性,并且1d预报的效果最好。

地下水位的混沌和多重分形特征演化及其中短期预报意义

采用苏 ２０ 井记录到的 １９９５ 年７ 月１ 日至１９９７ 年６ 月３０ 日地下水位观测数据作为研究的原始资料，计算并研究了 １９９６ 年 １１ 月 ９ 日南黄海 Ｍ Ｓ ６．１ 地震前后地下水位系统混沌吸引子的关联维数 Ｄ２ 、二阶熵 Ｋ２ 和最大 Ｌｙａｐｕｎｏｖ 指数 λ１ ，并用推广 Ｇ Ｐ法研究了地震前后系统多重分形的广义维数谱 Ｄｑ。研究结果表明：地下水位系统为混沌系统，系统的自由度在 ３ ～ １６ 之间；地震过程中系统有降维减熵现象，震前广义维数谱 Ｄｑ 左半边曲线变陡，因而可被看作为强震前的前兆信息。此结果对今后在预报工作中认识地震前兆观测的非线性动力学特征和利用这些特征进行地震预报具有重要的实用意义。

基于数据同化的深水湖库水温中短期预报

深水湖库的水温分布与演化影响着水体运动、生化反应和水生生物的新陈代谢过程,在中短期时间尺度上预报水温变化对湖库水质管理与生态环境安全十分必要。本文基于集合卡尔曼滤波算法与CE-QUAL-W2模型,构建可综合考虑模型参数、边界条件以及观测数据不确定性的湖库水温数据同化系统,利用水库调度数据与气象数据作为预报条件,将该系统应用于大黑汀水库进行1~10 d的中短期水温预报。结果表明:当集合数为100、模拟误差和观测误差分别为10%和1%时,同化系统能够兼顾较高的计算效率与模拟精度。同时校正模型参数和状态变量,能够使数据同化系统在不同水深处的水温模拟精度较无数据同化模拟结果提升41.2%~68.8%。随着预报期由1 d延长至10 d,各水深的预报误差由0.22~0.35℃增大至0.77~1.09℃。无论水库处于分层期或混合期,数据同化系统均能够在预报期内的气象条件及水库调度等内外部因素驱动下维持较高的准确性,高精度的水温中短期预报方法可以为湖库供水与生态安全提供理论与技术支撑。

人工神经网络在地震中短期预报中的应用

本文将BP神经网络用于地震中短期预报。作者把一些常用的地震学指标作为神经网络的输入 ,而将BP神经网络的输出作为表征地震活动平静的特征参数Wq,井将其用于华北地区进行空间扫描 ,结果表明中强地震前 1年左右或稍长时间 ,未来震中周围一般都开始出现Wq 值的中短期异常区 ,证明本方法具有很好的中短期预报效果。

太阳质子事件中短期预报模型研究

太阳质子事件通量的预测对航天器抗辐射加固设计和航天员出舱活动具有非常重要的意义。针对一年以下的航天任务,利用经验统计方法,确认太阳活跃年和太阳平静年期间,1—365天不同时间段内>10 MeV,>30 MeV和>60 MeV的太阳质子事件积分通量符合对数正态分布,且通量对数的标准偏差σ和期望值μ随任务期时间的变化满足对数函数形式.以此为基础,构建太阳质子通量的中短期预报模型.该模型能够针对太阳活跃年和太阳平静年,给出一定置信度下1—365天不同时间内>10 MeV,>30 MeV和>60 MeV的质子事件通量分布,从而为执行中短期航天任务提供太阳质子事件通量的预测,以规避不必要的风险.

r_s双区异常与强震中短期预报

本文根据组合模式原理提出了一种用小震调制比（ｒｍ）异常区出现高频次的空间异常图，进行强地震中短期预报的方法，简称ｒｓ法。该方法在预报强震地点和时间上可望取得较好效果。本文在介绍该方法的基础上，应用该法对３次７级以上大震进行了回顾性检验。

地震非均匀度在华北地震中短期预报中的应用

利用空间扫描方法研究了华北地区中强以上地震前地震非均匀度GL值的中短期异常变化特征 .结果表明在中强地震前 1年左右 ,未来震中周围的GL值中期异常区通常出现明显的收缩或消失 ,一些地震临震前数月还再次出现GL值异常区 .

低纬西太平洋热带气旋路径中短期预报

本文以动力学原理为依据,结合低纬西太平洋南海地区热带气旋历史资料建立了一个预报南海海区热带气旋未来72小时路径的预报模式。模式只要求输入预报时刻和前期的热带气旋中心位置,最低气压和中心附近最大风速资料便可在IBM或类似的微机上作出未来72小时的路径预报。用统计样本外的6年历史资料作预报检验,6年的平均预报误差表明其预报精度已达一般客观预报水平。

地震非均匀度在甘肃及邻区中强地震中短期预报中的应用

在地震学中长期预报的基础上 ,近几年地震学攻关指南的应用实践中发现 ,刻画强震前中小地震活动在时空分布上不均匀性的参量——地震非均匀度 ( GL值 )能较好地反映震前小震活动由稳定向非稳定过渡的中短期震兆特点。结合甘肃及邻区中强以上地震的预报研究 ,运用 GL值进行时空扫描 ,结果发现除个别省界边缘地区地震外 ,所有 5 .4级以上地震前 1～ 2 a,在震中 30 0 km范围内 ,2 .0级以上小震活动在不同时段均显示出明显的非均匀特性—— GL≥1 .

广西气象台新型中短期预报业务流程

介绍了广西气象台新型预报业务流程的技术路线和主要功能。该流程投入使用后，使预报员基本摆脱传统的纸上作业，转向计算机工作平台，实现了预报作业方式的转变。

地震波时间线性度在安徽及邻区中强震中短期预报中的应用研究

应用地震波波形时间线性度方法 ,对安徽及邻区二次中强震前后及近 8年来本省多台地震波资料 ,进行了时间线性度 r值及其初始部分振动的平均半周期 Th 值分析研究。结果认为 :1本省及邻近区域中强震前 ,震中一定范围内存在着 r值和 Th 值低值异常现象 ,异常持续时间一般在 4～ 1 2个月 ,异常恢复后至主震发生时间一般在 0～ 1 2个月内 ;2震前 r值和 Th值的异常变化 。

托来6．0级地震前波速比异常与中短期预报指标讨论

本文阐述了１９９３年１０月２６日青海托来６．０级地震前河西祁连山中西部的波连比异常并进一步讨论了中短期预报指标。通过托来地震研究得到，波速比低值集中区边缘与低波速比异常值地震条带交汇区可能为未来主震位置，波速比低值在多次中强震后仍然继续异常以及波速比在震前１─６个月显著回升可分别作为较强地震趋势异常和地震发生的短期指标。

地震活动因子A值及其在华北地震中短期预报中的应用

综合考虑了地震活动时空强３ 个方面的震兆特征，定义了地震活动因子 Ａ值．使用１９７２ ～１９９６ 年华北地区地震资料进行空间扫描，研究中强以上地震前 Ａ 值的中短期异常变化特征．结果表明，在中短期阶段大多数地震前出现的 Ａ 值中期异常区面积明显缩小或消失，也有一些地震前１ ～３ 个月 Ａ 值异常区面积再次增大．还就用 Ａ

冕洞相关地磁Ap指数中短期预报方法研究

地磁Ap指数是描述全球地磁活动水平的重要指数,过去许多参考大气模式中都用Ap指数来表述地磁活动状态,大气模式的运行需要输入地磁Ap指数,因此,地磁Ap指数的预报一直是空间环境预报中一个非常重要的内容.针对太阳活动低年冕洞引起的地磁扰动具有明显27天重现的特性,利用修正的自回归方法,对地磁Ap指数进行了提前27天的预报;采用从SOHO/EIT观测资料发展出来的描述冕洞特性的P_(ch)因子,进行了提前三天的地磁Ap指数预报.结果显示,将统计方法与物理分析相结合,进行地磁Ap指数的中短期数值预报,可以得到较好的预报效果.

草地螟中短期预报的初步研究

1979～2004年,扎赉特旗两度暴发草地螟,在第二次发生期间,根据草地螟蛾量观测结果发布中期预报,根据卵量调查结果发布短期预报,并参考气象预报和植被状况进行校正.此种方法适合县级病虫测报站使用.

西藏林区森林火险等级中短期预报方法

利用2009/2010、2010/2011和2011/2012西藏林区防火期（11月—翌年4月）气象观测资料和T639数值预报资料,基于人工神经网络BP算法,建立了西藏林区森林火险等级1~7天预报模型,历史拟合率超过85%;通过对2012/2013防火期间的森林火险等级试报检验结果表明,前3天的平均绝对误差不超过0.5级,7天的平均绝对误差不超过0.6级;与直接利用数值预报模式气象要素预报结果相比,有效地纠正了数值模式要素预报的系统偏差,表明模型预报效果良好。该模型的建立提高了对西藏高原森林火险等级的预报准确性,为森林火险防御和消防调度提供了参考。

大华北10次中强震前后广义时空分维的变化及其在中短期预报中的应用

本文应用高安秀树提出的广义分维方法分析计算了１９７０年以来大华北地区１０次Ｍｓ≥５．８级地震前后震中周围小震活动广义时（Ｄｔ）空（Ｄｓ）分维的变化，结果表明中强震前普遍检测到Ｄｔ，Ｄｓ的低值异常。具有实用意义的是至少有一条曲线可以统一地取Ｄｔ，Ｄｓ低于震前数年一倍均方差线，而另外一条曲线较同步地低于均值线达半年之久作为异常判别标准，中强震一般于异常结束后３－９个月发生，其中个别地震于异常之中发生。

寒潮的气候演变特征和中短期预报方法

利用１９５４～１９９３ 年气象资料，在分析商丘市寒潮暴发前和暴发时的环流形势动态演变的基础上，建立了中期寒潮预报动态模式，并利用ＥＣ格点资料制作１～６ 天的寒潮过程预报。