跨模态语义时空动态交互情感分析研究

针对传统情感分析中存在的模态间交互性差、时空特征融合度低的问题,建立了一种跨模态的语义时空动态交互网络。通过引入双向长短期记忆网络挖掘各模态的时间序列特征,加入自注意力机制强化模态内特征的权重赋值,将自动筛选出的特征矩阵送入图卷积神经网络进行语义交互。然后以时间戳为基础进行特征聚合,计算聚合层的相关系数,获得融合后的联合特征,实现跨模态空间交互,最终完成情感极性的分类与预测。使用公开数据集对所提出的模型进行评估验证,实验结果表明,多模态时间序列提取和跨模态语义空间交互机制可以实现模态内和模态间特征的全动态融合,有效地提升了情感分类的准确率和F1值,在CMU-MOSEI数据集上分别提高了1.7%~13.5%和2.1%~14.0%,表现出良好的健壮性和先进性。

中蒙干旱半干旱区降水的时空变化特征(Ⅰ):年降水特征及5～9月降水的REOF分析

此系姐妹篇文章的上篇,利用中蒙地区106站1954—2005年间的实测降水资料,使用EOF及REOF等统计方法,整体地分析了中蒙干旱半干旱区降水的时空变化特征。结果表明:(1)中蒙干旱区的降水分布很不均匀(我国西北区尤甚),从该区东南侧最湿的陕南向南疆盆地东端极端干旱区过渡,年雨量从922mm锐减到25mm以下,最干的托克逊仅6.9mm;蒙古国以中北部最湿,年雨量达400mm以上,到南部仅100mm左右,再到西南角仅30mm左右。(2)该区降水分布受不同尺度地形影响大,降水的年及年际变化也大。约80%的降水集中在夏半年(5～9月),南疆盆地东端干中心区的年降水相对变率最大,接近0.80,远高于蒙古国和我国其他地区,也高于全球明显增暖前。其干旱程度及降水变率居世界8大干旱区前列。(3)该区降水异常分布的局域特征明显。区内夏半年的降水异常分布常出现河东、南疆、汉中关中、北疆、蒙古国中北部、河西阿拉善,以及柴达木等7个模态。(4)过去50余年来,中蒙地区东北部的降水总体呈线性减少趋势,而西南部则呈增加趋势。

基于EOF和REOF分析江淮梅雨量的时空分布

基于江淮梅雨区域50个气象台站1960-2002年的梅雨量资料,利用EOF、REOF展开方法,分析了江淮梅雨降水的空间分布及时间演变特征.EOF展开方法表明江淮梅雨前三个特征向量累积方差贡献比例为88.9%,其主要特征是三个特征向量场呈现纬向带状分布;第一特征向量场空间分布均为正值,说明江淮梅雨量的干湿变化具有一致性,但是各特征向量场之间的特点相差明显.REOF展开方法表明可以把江淮梅雨划分为6个典型的梅雨量场;后一个时间系数序列的变化幅度比前一个时间序列要小;主成分旋转后载荷要比旋转前分布均匀得多;第一时间系数的变化等同于各站平均梅雨量变化.

电视新闻杂志的多模态话语分析——以《东方时空》节目为例

文章基于韩礼德、Kress和Van Leewuen的视觉语法理论,以2017年8月6日的一期《东方时空》节目和《东方时空》栏目的标志图案为语料,对其进行多模态话语分析,探讨其语篇特点。从再现意义、互动意义和构图意义三个维度探讨了《东方时空》栏目的文字、图像、声音、颜色、摄影技术以及其他符号系统在意义构建过程中所起作用和产生效果,从而更加全面准确地解读主持人的话语意义,节目用多种模态达到信息传播的目的。分析结果表明,多模态话语分析理论应用于电视新闻杂志类节目是可行的和可操作的,分析拓展了多模态话语分析与电视新闻杂志节目的研究领域。

多模态时空大数据可视分析方法综述

时空大数据可视分析是近年国际大数据分析与数据可视化领域研究的热点前沿,也是全空间信息系统的核心研究内容之一。本文针对时空大数据多源、多粒度、多模态和时空复杂关联的特点,按照描述性、解释性和探索性3个层次分类归纳了现有时空大数据可视分析方法,论述了时空大数据可视分析中多模态特征筛选、新型人机交互分析以及探索性可视推理等技术难点和主要发展动态。研究表明,以数据可视化为主的描述性可视分析研究相对成熟,以可视环境下交互式挖掘分析实现问题诊断为主的解释性可视分析已成为当前大数据分析的焦点,而面向复杂问题协同决策的探索性可视分析方法则是大数据分析有待突破的重要发展方向。

重庆夏季极端最高气温的时空变化特征分析

利用1960-2007年重庆34个气象站夏季极端最高气温的标准化资料，运用EOF，REOF等方法，对重庆近48a夏季（6～8月）极端最高气温的空间分布、时间演变特征等进行了详细分析．结果表明：一致性异常分布是重庆夏季极端最高气温的最主要空间模态；夏季极端最高气温的异常空间分布可分为以下4个关键区：重庆西部、重庆东南部、重庆东北部、重庆中部；在重庆夏季极端最高气温的4个空间关键区中，2～4a的周期振荡表现得比较显著；另外重庆夏季极端最高气温同区域性增暖呈显著的正响应．

中蒙干旱半干旱区降水的时空变化特征(Ⅱ):综合气候分区及各分区降水周期变化的进一步分析

利用中蒙干旱半干旱区106站1954-2005年降水资料和1961-1997年气温资料,本文在文献[1]的基础上进一步分析了该区的综合气候分区及各分区降水周期变化的特征。结果表明,(1)主要根据降水REOF分析的各异常模态等,将全区综合划分为关中汉中、河东、河西及蒙古戈壁、北疆、南疆、柴达木、青海高原南部、以及蒙古国中北部和西北部等9个气候分区。(2)几乎各分区都不同程度地存在降水的准3年的短周期变化,且是大部分分区的主要周期。另外,一些分区也有准16年的中周期及8年的周期。其中,关中汉中、蒙古中北部及西北部3个分区的降水周期变化更清楚、更稳定;河东、河西及蒙古戈壁和北疆区降水的周期变化也较清楚;而南疆、柴达木及青海高原南部3个分区的周期性较差;(3)对近期关注的"西北气候转型"说,考虑到明显变湿还不是全西北区尺度的;似已结束了的近期变湿期可能仅是新疆地区降水20年左右周期(即年代际)变化的反映;还考虑到干旱区降水气候预测的复杂性和不确定性,其预测要更加审慎。

中蒙干旱半干旱区冬、夏季地面气温时空变化特征分析(Ⅱ):7月

为整体地分析中蒙干旱半干旱区（中蒙干旱区）夏季气温的时空变化特征，利用中蒙干旱区内分布相对均匀的104个站点（包括5个“人造站”）1961—1997年7月的平均地面气温资料等，首先分析了该区夏季的平均气温场、气温年较差及日较差等背景；然后，对标准化的7月平均气温距平资料分别作了EOF和REOF分析。结果表明：（1）中蒙干旱区夏季的热量资源充足。夏季气温场分布的区域性特色更明显。（2）受纬度、地形高度及远离海洋等的影响，中蒙干旱区地面气温的年较差大，日较差也大，呈典型大陆性气候（大陆度高）的特色，但是区内的夏季气温年际变化小。（3）根据气温的EOF分析，中蒙干旱区夏季气温异常可粗分为全区一致型、准东西差异型、准南北差异型及准东北一西南差异型等4种常见分布模态；再根据REOF分析，可将该区夏季气温异常进一步细分为青海高原、高原东北侧、南疆、北疆、陕西甘南区、蒙古国西北部及东南部等7个分区。（4）近37年来，中蒙干旱区夏季气温增暖主要出现在高原东北侧和南疆区，强度比冬春季弱；在青海高原及蒙古国东南部气温还在变凉，区内各分区夏季气温变化也约有3～4年的周期。

中国近45年低温指数时空持续变化分析

选取全国621个气象台站的逐日最低气温资料,分析了中国近45 a来持续低温指数(consec-utive cold day index,CCDI)的时空变化规律,得到如下几点结论:(1)近45a来,我国大部分地区CCDI呈下降趋势,仅在西南和华中地区的个别站点存在小幅的升高趋势;(2)以每10a为一个年代,在各个年代,我国北方地区CCDI值均高于南方地区。从20世纪60年代到90年代CCDI呈下降趋势,但进入21世纪,长城一线以北,特别是我国东北地区CCDI表现出明显的增大趋势;(3)REOF分析表明:以东北、华北、新疆北部和华中的部分地区CCDI的降低为特征的模态是近45a来CCDI变化的第一主要模态,但该典型模态自80年代以来表现趋弱,上述地区CCDI的降低趋势变缓,个别地区甚至出现增加的趋势。以成渝地区为中心的CCDI增大是近45a来CCDI变化的第二主要模态,且该模态在近45a表现稳定。

渤海冬季温盐年际变化时空模态与气候响应

根据渤海断面1978-2012历年2月表、底层海水温度、盐度和气候要素观测资料,采用旋转经验正交函数(REOF)、最大熵谱分析和延迟相关分析等方法,研究了渤海冬季表底层温度、盐度年际变化时空模态与气候响应。渤海冬季表底层温度年际变化分为三种时空模态:开阔海型、黄河口型和辽河口型,其中只有开阔海型模态是对冬季气温变暖的响应,时间分量有显著线性升高趋势和跃变升高。黄河口型模态是对冬季西北季风强度逐渐减弱的响应,时间分量有显著线性降低趋势。辽河口型模态是对局地海冰年际变化的响应,时间分量准平衡变化。渤海冬季表底层盐度年际变化分为二种时空模态:辽东湾型和黄河口型,其中黄河口型模态与黄河口年径流量滞后5年显著负线性相关,该模态时间分量有显著线性升高趋势和跃变;辽东湾型模态与黄河年径流量滞后7年显著负线性相关;滞后2年显著非线性相关,该模态时间分量年际变化为准平衡形态。黄河口年径流量是影响渤海冬季盐度年际变化的主要因素。

北黄海冬季温盐年际变化时空模态与气候响应

根据1977-2012年历年2月份北黄海断面表底层温度、盐度观测资料,采用旋转经验正交函数(REOF)、跃变分析、最大熵谱分析和延迟相关分析等方法,分析了断面温度、盐度年际变化时空模态和机制。断面表底层温度、盐度时空模态主要有两种:开阔海型和近岸(近海)型。温度、盐度模态的时间分量变化主要有准周期变化和线性趋势变化,温度模态时间分量存在显著线性升高趋势。历年2月平均气温年际变化主要影响开阔海型温度模态,历年1月经向伪风应力和年际变化主要影响近岸型温度模态。盐度模态主要受渤南(鲁北)水和辽南水盐度年际变化影响,受渤南(鲁北)水影响的盐度模态,模态时间分量存在显著线性升高趋势;受辽南水影响的盐度模态,模态时间分量存在显著线性降低趋势,其中模态线性升高的斜率大于模态线性降低的斜率。

南黄海冬季温盐年际变化时空模态与气候响应

根据南黄海36°N断面1977-2013年历年2月表底层温度、盐度观测资料,采用旋转经验正交函数(REOF)、最大熵谱分析和延迟相关分析等方法分析了断面温盐年际变化时空模态和机制。断面表底层温度时空模态有二种:鲁南近海型和南黄海槽型,模态时间分量主要有准周期变化和线性趋势变化,表底层温度鲁南近岸型模态有显著线性升高趋势,表底层温度南黄海槽型模态准平衡变化。温度模态年际变化是对局地气温、风应力、黄海暖流、太平洋年代际振荡指数位相和ENSO事件的响应。断面表底层盐度时空模态有二种:鲁南近海型和南黄海槽型,模态时间分量主要有准周期变化和线性趋势变化,表层盐度南黄海槽型模态有显著线性降低趋势,表底层盐度鲁南近海型模态准平衡变化。表底层盐度模态是对辽南水、渤南沿岸水和黄海暖流水盐度年际变化的响应。

北黄海夏季温盐年际变化时空模态与气候响应

根据北黄海断面1976-2015年历年8月温度、盐度与长岛气候要素资料,采用旋转经验正交函数（REOF）、最大熵谱分析和延迟相关分析等方法,研究了北黄海断面夏季温度、盐度年际变化时空模态与气候响应.断面温度主要有4种时空模态：第一、二模态为海洋因素影响的年际变化分量,渤海断面夏季温度分量和7月太平洋年代际振荡（PDO）指数的线性与非线性作用是主要影响因素.第三、四模态为海洋与大气因素影响的年际变化分量,渤海断面夏季温度分量、断面冬季表层平均温度、7月风驱环流强度和5月PDO指数的线性和非线性作用是主要影响因素.断面盐度主要有4种时空模态：第一模态为海洋与大气因素影响的年际变化分量,渤海夏季盐度、夏季降水量及断面冬季表层盐度是主要影响因素;8月纬向风驱环流是次要影响因素.第二至四模态为大气因素影响的年际变化分量,7、8月风驱环流强度和夏季降水量是主要影响因素.北黄海夏季风驱环流分布是北黄海断面夏季温盐年际平均分布的主要影响因素.断面温盐垂直层结年际变化为准平衡态周期年际变化.北黄海断面冷水团月平均温度和面积为准平衡态周期年际变化,断面温度第三模态、断面冬季表层平均温度是断面冷水团月强度年际变化的主要影响因素,7月PDO指数是非线性影响因素.北黄海断面冷水团月平均盐度为显著线性低盐趋势周期年际变化,断面盐度的第一至三模态以及渤海断面夏季盐度分量的线性和非线性作用是冷水团月平均盐度年际变化的主要影响因素.北黄海断面夏季冷水团中平均温度、盐度的长期变化趋势是不同的,不存在长期稳定的比例关系.

黄海溶解氧含量场季节循环时空模态与机制

根据黄海1977年5月至1981年11月温度、盐度和溶解氧含量调查资料,采用旋转经验正交函数(REOF)、调和分析和延迟相关分析等方法,分析了黄海溶解氧含量场季节循环时空模态与机制.黄海溶解氧含量场季节循环主要存在两种时空模态:第一模态是对海气氧通量、沿岸流、涡旋涌升流和温度、盐度场模态以及生物活性组分(BAC)氧化与光合作用、沉积物需氧量(SOD)季节变化的响应,空间分量为准三层垂直结构,时间分量季节变化位相垂直传播有两种形式:自表层向深层和由底层向浅层;第二模态是对离岸流、冷水团和温度、盐度模态以及生物活性组分氧化与光合作用、沉积物需氧量季节变化的响应,空间分量为五层垂直结构,时间分量季节变化位相自表层传播至底层约需3个月.黄海温度季节变化对溶解氧含量季节变化影响的敏感程度大于盐度.春夏季生物活性组分强耗氧、饱和溶解氧弱减氧作用的垂直差异以及沉积物需氧量强盛是出现夏季溶解氧含量垂直最大值现象的主要机制.在平均年度中,表层增氧月数多于减氧;10m层增减氧月数相同;20、30 m和底层增氧月数少于减氧.对于平均年度表层海气氧通量,黄海是"源",最大"源"通量出现在春季;渤海是"汇",最大"汇"通量出现在冬季.黄海溶解氧含量季节变化位相多迟于渤海约1个月.

渤、黄海冬、夏季节风生流场年际变化时空模态与环流变异

根据1975—2017年冬、夏季节渤、黄海沿岸25个气象站风观测资料,采用二维非线性垂直平均风生流模式、旋转经验正交函数(REOF)等方法,研究了渤、黄海冬、夏季节平均风生流速度势与流函数场年际变化时空模态与环流变异.由于冬、夏季节渤、黄海风应力场强度年际变化显著线性减弱趋势,冬季渤、黄海平均速度势与流函数强度年际变化线性减弱速率大于夏季,黄海冬、夏季平均速度势与流函数强度年际变化线性减弱速率大于渤海.渤、黄海冬、夏季节平均风生流速度势与流函数场年际变化主要有两种时空模态,冬季渤海垂直环流显著线性减弱以及水平环流准平衡态年际变化是主要分量,冬季黄海垂直与水平环流准平衡态年际变化是主要分量.夏季渤海垂直环流显著线性减弱以及水平环流准平衡态年际变化是主要分量,夏季黄海大部分海域垂直环流显著线性减弱与局部垂直环流显著线性增强年际变化是主要分量,夏季黄海水平环流形态此消彼长显著线性增强及减弱年际变化是主要分量.冬季黄海暖流暖水向南黄海西侧以及向渤海中部输送过程是在3～4个环流之间传递形成,并非由单一环流输送形成.冬季渤海中部辐散下沉反气旋环流与黄海中部至渤海海峡的气旋环流、黄海东部辐散下沉反气旋环流是冬季黄海暖流强度与范围的控制环流,夏季渤海中部辐散下沉反气旋环流与黄海中部辐合上升气旋型环流是夏季渤、黄海冷水团强度与范围的控制环流,冬、夏季节渤、黄海控制环流年际变化形态的变换形成冬季黄海暖流与夏季渤、黄海冷水团暖年或冷年的年际变化.

黄海表观耗氧量场季节循环时空模态与机制

根据黄海1977年5月至1981年11月逐月大面温度、盐度和溶解氧调查资料,采用旋转经验正交函数(REOF)、调和分析和延迟相关分析等方法,分析了黄海表观耗氧量(AOU)场季节循环时空模态与机制.黄海年平均表观耗氧量场表层至30 m层为富氧状态;底层为贫氧状态,涌升流、涡旋流对浅层年平均表观耗氧量场水平分布有显著影响,生物活性组分(BAC)耗-生氧作用是影响年平均表观耗氧量场水平与垂直差异的主要因素.黄海表观耗氧量场季节循环主要有两种时空模态:第一模态中涌升流、涡旋流、径向风应力、黄海暖流、沉积物需氧(SOD)以及营养盐调控的生物活性组分耗-生氧作用季节变化是主要影响因素,模态空间分量为三层垂直结构分布,模态时间分量季节变化位相为自表层向深层与自底层向上层传播两种形态;第二模态中涡旋流、涌升流、纬向风应力以及营养盐调控的生物活性组分耗-生氧作用季节变化是主要影响因素,模态空间分量为准四层垂直结构分布,模态时间分量季节变化位相为自表层至30 m层同步季节变化与自30 m层向底层传播两种形态.两种模态时间分量中周期分量是主要分量,贫、富氧期准对称季节分布.增氧过程多数出现在贫氧期,使得贫氧期向富氧期转变,耗氧过程多数出现在富氧期,使得富氧期向贫氧期转变,由此形成表观耗氧量模态季节周期循环过程.黄海春夏季溶解氧垂直最大值现象并不是物理-生物过程同步季节作用的结果,而是显著垂直差异的物理-生物-化学分量连续季节演变的综合作用结果.

渤海夏季温盐年际变化时空模态与气候响应

根据渤海夏季断面1978~2014年历年8月温度、盐度与气候要素、黄河年径流量等观测数据,采用旋转经验正交函数（REOF）、风驱海流模式诊断、最大熵谱分析和延迟相关分析等方法,研究了渤海夏季断面温度、盐度年际变化时空模态与气候响应.温度主要有4种时空模态,其中第一模态为准平衡态年际变化和10a尺度跃变,第二至四模态为显著线性降温趋势年际变化和10a尺度跃变.渤海夏季径向风应力强度是夏季温度年际变化的主要影响因素,夏季风应力强度逐年减弱使得夏季水温的季节增温减弱,并且抵消了夏季气温逐年升高对水温的增温影响,温度模态大部分分量出现显著线性降温趋势.夏季大尺度海洋温度、气温年际变化是夏季温度年际变化的次要影响因素.盐度主要有2种时空模态,其中第一模态是对辽河口入海径流量、夏季降水量和夏季风应力强度的响应;第二模态是对黄河口入海年径流量和夏季风应力强度的响应.黄河口、辽河口入海年径流量与夏季降水量是盐度年际变化的主要影响因素,夏季风应力强度是次要因素.盐度模态年际变化呈现准平衡态周期变化和10a尺度跃变.

渤、黄海风生流场季节循环时空模态与变异

根据1978—2015年渤、黄海沿岸观测风应力场与二维非线性垂直平均风生流模式,以及旋转经验正交函数(REOF)、调和分析等方法,研究了渤、黄海月平均风生流速度势、流函数场季节循环时空模态与年际变异.渤、黄海月平均风生流速度势、流函数场主要有两种时空模态,季节周期分量是时空模态的主要分量.由于风应力场季节循环变异,渤海流函数场季节时空循环变异程度大于速度势场,速度势、流函数场第二模态是季节变异的主要分量,黄海速度势场季节时空循环变异程度大于流函数场,速度势场第二模态是季节变异的主要分量.由于月平均风应力场强度年际变化显著线性减弱,渤、黄海季节平均风生流场强度年际变化也显著减弱.渤、黄海暖流与冷水团季节生消是风生流水平环流与垂直对流对冷-暖水体输送与汇集共同作用的结果,渤、黄海春、夏季辐合上升环流延缓及减弱了浅层暖水向深层传播,是春、夏季冷水团与温跃层形成的重要动力因素,因此,速度势是研究渤、黄海风生流场十分重要的因素.冬季渤海中部、黄海东部反气旋型及辐散下沉环流与黄海中部气旋型环流、辐合上升环流是黄海暖流季节转换与强度的主要动力控制因素,夏季黄海东部气旋型环流、辐合上升环流与黄海中部反气旋型环流、辐散下沉环流是黄海冷水团季节转换与强度的主要动力控制因素.

南黄海夏季温盐年际变化时空模态与气候响应

根据南黄海断面1977—2016年历年8月标准层温度、盐度与气候要素观测资料,采用时空分析等方法,分析了南黄海断面夏季温度、盐度年际时空变化与气候响应。断面温度主要有4种时空模态,夏季风生环流、冷水团强度、面积与断面冬季温度模态是主要温度模态年际变化的主要影响因素;夏季风生流场形态、春季PDO指数与断面冬季温度模态是次要温度模态年际变化的主要影响因素;温度模态时间分量均为准平衡态长期变化。断面盐度主要有4种时空模态,夏季苏北沿海低盐度水体、南黄海中部高盐度水体与夏季黄海风生流输送作用是盐度主要模态年际变化的主要影响因素;夏季南黄海降水量减少与风生流输送减弱是盐度次要模态年际变化的主要影响因素。盐度主要模态时间分量为准平衡态长期变化,次要模态时间分量存在显著线性低盐趋势变化。断面夏季温盐多年平均分布主要受到夏季多年平均风生环流影响。断面核心冷水团月平均温度为准平衡态长期变化;面积存在显著线性减小趋势,黄海风生流场季节与年际变化是南黄海核心冷水团年际变化主要影响因素,春季PDO指数对冷水团面积年际变化有显著非线性影响。断面冷水团、核心冷水团月平均盐度为显著线性低盐趋势周期年际变化。由于黄海温盐长期线性趋势变化,与30多年前状况相比,目前黄海温盐场季节循环时空变化形态可能已经发生显著改变。

黄海月平均风、气压、气温场季节与年际变化时空模态

根据1973年至2016年黄海沿岸风、平均海平面气压与气温观测资料,采用旋转经验正交函数(REOF)、调和分析和延迟相关分析等方法,研究了黄海月平均风应力、风速、平均海平面气压、气温场季节与年际变化时空模态.月平均风应力、风速场主要有4种时空模态,风应力模态空间分量分布与风速模态不完全相同,风应力、风速模态季节周期分量多数为不稳定,风应力、风速场强度年际变化显著线性减弱,对黄海环流以及物理、化学要素场季节与年际变化有显著影响.月平均气压、气温场季节循环与年际变化主要有2种时空模态,气压、气温模态季节周期分量的位相均为准稳定季节变化;振幅为不稳定季节变化.气压模态为准平衡态年际变化,大尺度气压系统季节与年际变化是黄海气压场模态的主要影响因素.气温模态为显著线性升温趋势年际变化,海气、陆气热交换作用对黄海气温场模态季节与年际变化有显著影响.