台湾以东海域声速剖面序列的EOF分析

利用了4 a的Argo剖面序列,通过经验正交函数（EOF）分析,得出了台湾以东海域声速垂直结构的时空变化特征。EOF拟合声速剖面的精度与选取的模态数有关,合成剖面时包含的模态数越多,精度越高;前3-6个模态反映了海区声速结构的主要变化,累积方差贡献率可达89.4%-96.6%。第1模态描述了声速在垂直方向上的同相变化,具有年周期,峰值和谷值分别出现在夏季和冬季;第2模态描述了声速在近表层与次表层和主跃层的反相变化。第1、2模态的共同作用是声速垂直结构差异的主导因素,使近表层声速的季节性变化较大,而主跃层的变化相对较小;而第3模态及更高阶的模态对声速剖面的调制作用在物理意义上并不明显。

珠江三角洲典型灰霾天气过程和清洁过程近地层流场的EOF对比分析

利用广东省466个地面自动气象站资料、广州气象站常规气象资料及珠江三角洲4个主要城市的PM10浓度等资料，通过矢量EOF方法，对选出的珠江三角洲典型灰霾天气过程（2004年1月4～10日）和清洁过程（2005年11月15～21日）的近地层流场进行对比分析。分析表明典型灰霾天气过程第二、三模态有非常明显的日变化特征，受局地中小尺度环流系统影响，污染物局限在当地，出现严重的灰霾天气；而清洁过程与强平流输送有关，主要受大尺度环流系统影响。

经验正交函数与广义数值环境模式重构声速剖面的比较

本文利用Argo资料对经验正交函数(EOF)和GDEM模式拟合声速剖面的效果进行了比较。结果表明,两种方法都能较好地重构局地声速剖面。EOF方法的拟合精度与选取的EOF阶数有关,阶数越高,精度越高;GDEM模式的拟合精度介于EOF的前5阶到前10阶之间。EOF易受到样本数量和采样深度的限制,难以提供完整的声速剖面;而GDEM模式能够将剖面扩展到更深的深度,与仅有上层海洋采样数据的声速剖面相比,结合深海水团的信息可使拟合结果达到更高的精度。

北美与东亚中纬地区电离层TEC变化的EOF建模和分析

考察了北美(30°N—50°N,140°W—50°W)与东亚(42.5°N—57.5°N,65°E—140°E)中纬地区电离层总电子含量(TEC)的变化.TEC数据来自美国喷气动力实验室(JPL)约15年的全球电离层图(Global Ionospheric Map,GIM)数据.利用经验正交函数(Empirical Orthogonal Functions,EOF)得到上述两地区前三阶本征模及相关时间系数,分别约占TEC总变化的99.57%和99.79%.结果表明,两地区前三阶:EOF分量所表现出的TEC变化基本一致.第一阶EOF分量表现为受太阳活动调制的半年变化;第二阶EOP、分量表现为关于零磁偏线的经向电子浓度东西不对称结构,计算表明该结构与受地磁偏角控制的热层纬向水平风引起的等离子体向上漂移密切相关;第三阶EOF分量表现为磁倾控制的热层子午向风引起的等离子体向上漂移影响.

基于EOF和小波分析的山东省年降水时空变化特征

为了探究山东省年降水量的时空变化特征,根据山东省29个国家基本、基准地面气象观测站1980—2019年逐月降水资料,通过经验正交分解(EOF)、小波分析等方法对山东省年降水量变化特征进行了分析探讨。结果表明:山东省年降水量介于507.0~1047.4 mm,大体上由东南向西北递减;山东省年降水场主要具有2种模态,4种表现类型,分别为全省多雨型,全省少雨型,东南部降水偏多、西北部降水偏少型以及东南部降水偏少、西北部降水偏多型,山东省40 a来降水场表现出4种类型的年份数分别为12,12,2,4 a,4种降水类型分布年份实况验证的准确率达到96.7%;山东省年降水量存在3~9 a的年际变化周期,以及15~32 a的年代际变化周期,其中主周期为28,18,4,7 a,分别经历了大约2,3,15,8.5个丰—枯转换期。综上,山东省年降水量由东南逐渐向西北递减。年降水场具有2种模态,4种表现类型,且具备多时间尺度周期特征。

多波束测深中声速剖面的分层EOF自适应重构

在海水性质变化剧烈地区利用重构声速剖面进行多波束测深时,传统的经验正交函数(Empirical Orthogonal Functions,EOF)方法在阶次选取时未顾及声速浅水的复杂性和深水的平稳性的特点。针对传统EOF方法存在计算量大、精度低等问题,给出了一种声速剖面EOF重构中分层阶次的确定方法。根据常梯度声线跟踪计算深度,在满足0.25%倍水深限差的要求下,统计有效波束比,采用自适应方法确定出合理的阶次。实验结果表明,该方法相较于传统EOF重构声速剖面测深的阶次选取方法,降低了运算量,提高了精度。

声速剖面EOF重构的实测数据采样深度研究

经验正交函数(experiential orthogonal functions,EOF)是重构声速剖面(sound speed profile,SSP)的一种有效方法,利用部分实测数据结合历史剖面资料可以重构当前位置的声速剖面。针对实测数据的采样深度难以确定这一问题,本文介绍了一种基于历史声速剖面资料的实测数据采样深度选取方法,根据EOF空间函数的方差贡献率确定数据量,进而采用EOF算法重构全海深声速剖面。实验结果表明:采用该方法得到的数据重构的声速剖面与实测声速剖面具有较好的一致性,基于常梯度声线跟踪法得到的水深数据能够满足0.25%倍水深限差,有效波束比达到了100%,为实际测量作业中声剖数据的采样深度提供了参考。

基于分层EOF的深海声速剖面时变特征建模

针对目前局部海域小时间尺度声速场建模方法未顾及不同深度区间内声速变化规律的问题,本文根据实测深海声速剖面的统计特征,提出了声速剖面分层方法,并进一步基于经验正交函数(Empirical Orthogonal Function,EOF)提出了局部小时间尺度的声速剖面分层时变模型构建方法。利用南海实测全海深声速剖面数据,分析了分层EOF第一模态系数和等效平均声速的日变化特征,并比较了不同拟合模型的精度。最后,利用试验海区的温度和潮汐数据分析了声速剖面周期变化的影响因素。结果表明:①声速剖面分层EOF第一模态系数及等效平均声速具有日周期变化特征,上层声速日周期变化特征不明显,中层声速日周期变化特征较明显,下层声速变化较小但仍具有日周期变化特征;②局部海域小时间尺度声速拟合应考虑长期变化项的影响;③试验海区声速剖面EOF第一模态系数变化与温度显著相关,提取的声速剖面时变特征与海区潮汐周期特征基本吻合。

贵阳地区夏季旱涝指数的EOF分析

本文利用贵阳地区8个国家级观测站1988年~2017年夏季(6~8月)逐月降水资料,采用经验正交函数分解(EOF)方法来分析贵阳地区夏季旱涝的时空分布特征。结果表明,全市范围内一致性偏旱或偏涝是贵阳地区夏季旱涝分布的最主要的形态,时间系数的极值出现的年份与贵阳地区发生旱涝的年份有着较好的对应关系。另外,在全市旱涝总趋势一致的基础上,仍具有南北区域旱涝趋势相反的变化趋势。

斯里兰卡极端降水时空演变特征及趋势预测

斯里兰卡是中国“一带一路”倡议的重要节点国家,极端降水对当地社会经济威胁较大,极易引发灾害。选取当地10个气象站2008—2020年的逐日降水资料,基于RClimDex模型计算斯里兰卡6个极端降水指标,利用经验正交函数分析、Morlet小波分析和重标极差法(R/S分析)等,分析极端降水事件的时空演变特征。结果表明:极端降水指数在时间分布上,除持续干旱指数(CDD)呈减少趋势外,其他各指数均为上升趋势;极端降水指数空间差异表现为北部沿海平原地带的极端降水强度高于南部沿海平原,拉特纳普勒市以西地区为斯里兰卡降水事件的多发区;极端降水指数周期性明显,绝大多数极端降水指数以6~7 a为第一主周期。R/S分析表明当地极端降水事件未来持续可能性较大。研究成果可为斯里兰卡极端气候预测、生态环境保护、防灾减灾工作等提供决策支持。

太行山地区1973—2022年暴雨时空演变特征分析

基于太行山地区13个气象站点50 a的逐日降水数据,使用Mann-Kendall突变检验、信噪比检验、Sen’s斜率估计、小波分析法、正交函数分解等方法,对太行山地区的暴雨时空演变规律进行了研究。结果表明:(1)太行山地区年暴雨量波动幅度较大,根据拟合斜率和Sen’s斜率估计法的结果可知,太行山地区的暴雨量将会呈增多趋势;(2)Mann-Kendall突变检验和信噪比检验结果表明,2006年太行山暴雨量发生了由少变多的突变;(3)Morlet小波分析结果表明,在2017—2020间研究区暴雨量存在2~3 a的周期尺度变换;(4)该地区暴雨量经验正交函数(EOF)展开的前两个模态显示,暴雨量呈现全区一致变化以及西南—东北向的空间变化特征,这两个模态情境下的暴雨状况受到环流因子和地形的共同影响。

贵州夏季降水异常及其与海温异常的关系

利用贵州1961—2018年夏季0.5°×0.5°格点月降水资料和全球逐月海面温度(以下简称“海温”)资料,分析贵州夏季降水量的时空分布特征及其与前期海温的联系,并合成分析海温异常影响大气环流异常从而对降水量产生的影响。结果表明:(1)贵州夏季和夏季各月降水量均无显著趋势变化,降水量从东北部的中部向西南逐渐增加,并且贵州夏季降水异常主要有全区一致型、南北反向型和东西反向型3个模态。(2)贵州夏季降水异常与北赤道暖流区、加利福尼亚冷流区、北太平洋中纬度海域的海温异常联系密切。(3)北赤道暖流区和加利福尼亚冷流区的显著时段是前一年6—11月,其中7月影响最为显著,影响范围主要是贵州东部及南部;北太平洋中纬度海域是前一年6—7月,其中7月影响最为显著,影响范围主要是贵州东北部及东南部。(4)关键海区海温与贵州降水偏少年的联系不如偏多年密切。

新疆阿勒泰地区近50a低云量变化特征及与气象因子的关系

选取1961~2010年新疆阿勒泰地区阿勒泰市、哈巴河、吉木乃、布尔津、福海、富蕴和青河7个国家级基准、基本气象站月平均低云量、温度、日照时数、相对湿度、水汽压、蒸发、平均风速、积雪深度等相关气象要素。利用线性趋势法、Cubic函数、经验正交函数分解(EOF),相关分析等方法对阿勒泰近50a低云量气候变化特征及与气象因子的关系进行了分析。结果表明:低云量的季节分布最多的是夏季,其次是春、秋季,最少的是冬季。阿勒泰各站低云量的均值为10.0%~17.4%,其分布自西向东呈低-高-低分布,即低云量呈山麓丘陵向河谷平原增大的趋势。阿勒泰地区大部分站60~70年代低云量以负距平为主,80~21世纪00年代低云量增多,以正距平为主。大部分站低云量的变化趋势呈明显增多趋势,倾向率为0.82%~2.32%/10a,通过了显著水平检验。通过FOF分析可知,阿勒泰地区尽管地形复杂,气候差异大,但低云量的空间分布受大尺度气候的影响是一致的,其次还受明显的地理差异影响。降水、气温、蒸发、日照、平均风速是影响阿勒泰地区低云量长期变化的主要因素,而相对湿度、水汽压的影响较小。

C++的I/O流中若干使用技巧的探讨

在使用安全、方便的C++的I/O流操作中,某些细节的处理往往被忽视,这会给看似简单的程序带来料想不到的影响。文章结合作者多年C语言及C++语言的教学经验,针对I/O流在教学过程中遇到的问题,对缓冲式输入、输出操作进行了较为深入的研究,提出了若干使用技巧,希望能给C++教学和C++语言的运用提供一些有益的借鉴。

近40年中国东部地区夏秋粮作物农业气候生产潜力时空变化

全球气候变暖导致我国温度和降水特征发生相应变化。东部地区是我国重要的粮食生产基地 ,分析水热条件带来的粮食生产的潜在变化 ,对于未来粮食政策的制定具有重要意义。该文利用东部地区1 2 9个气象站 1 95 5年～ 1 990年逐年气象资料 ,计算了夏秋粮作物逐年和多年平均气候生产潜力 ,并分析它们的时空变化特征。结果表明 ,平均气候条件下的气候生产潜力不足以反映我国气候资源的特征。受季风气候影响 ,气候资源的年际变率大 ,优劣年景夏秋粮作物气候生产潜力相差可达 2 8倍～ 7 4倍。全球气候变暖趋势对我国东部地区夏粮作物影响不大 ,没有明显的空间差异和时间变化趋势 ,主要表现为年际间的波动 ,但对秋粮作物有明显影响 :一是空间变化的差异 ,长江中下游地区秋粮作物生产潜力与其他地区呈相反关系的变化特征 ;二是有明显的时间变化趋势 ,长江中下游地区秋粮作物潜力增加 ,而其他地区减少 ,但有些年份整个东部地区秋粮作物潜力都呈减少趋势。

江苏省冬小麦春霜冻害发生规律及其气候风险区划

根据江苏省1980-2009年常规气象台站资料和冬小麦生育期观测数据,提出冬小麦春霜冻的致灾指标,同时运用正交经验函数EOF分析和Morlet小波分析方法探讨江苏省冬小麦春霜冻害的时空分布规律,构建冬小麦春霜冻的灾害风险指数,并用该指数分析江苏省冬小麦春霜冻的气候风险区划。结果表明,(1)1980-1987年间江苏省冬小麦春霜冻年总发生站次以6.11站次/a的倾向率呈显著(P=0.0478<0.05)增加趋势,1988-2009年呈明显减小趋势,减幅为0.9站次/a(P=0.0063<0.01);各等级春霜冻害发生站次也表现出相同的变化趋势;(2)江苏全省冬小麦春霜冻害的历年总发生站次有明显的22a、准11a、4a和2a周期;(3)重霜冻发生次数最多的地区是淮北地区的沐阳县,轻、中春霜冻害发生次数最多的地区是苏北沿海的大丰市;(4)冬小麦春霜冻的高度风险区分布在苏北的新沂市、沭阳县、大丰市、如皋市和如东县;中度风险区分布在徐州(新沂除外)、连云港、宿迁(沭阳除外)、淮安、盐城(大丰除外)、扬州(高邮除外)、泰州(兴化除外)和南通(如皋、如东除外)等地区;低度风险区为整个苏南地区和里下河地区的兴化市和高邮市。

1961-2007年内蒙古降水时空分布

利用1961-2007年内蒙古43个气象站点长时间序列的降水资料,采用EOF(经验正交函数)、功率谱方法等,结合GIS的空间分析功能,分析了内蒙古自治区47 a里年、季降水量的时空分布特征。研究结果表明:内蒙古年降水大致存在三种主要的类型场:总体一致型、东北-西南向多区域反位相型、相间混合型。四季降水主要有:总体一致型、东北-西南向多区域反位相型、东西差异型、相间混合型等多种分布类型。其中,东北-西南向多区域反位相降水型在年、季降水场中多次出现,是内蒙古降水的典型空间场,该类型场的形成受沿着内蒙古地形走势的东北-西南向气候梯度的影响。时间系数可以表征空间型的时间变化特征,各空间型的时间系数波动强烈,体现了年、季降水的年际振荡较大。在0.1显著性水平下,通过功率谱分析揭示降水量空间结构的周期变化特征,分析结果表明内蒙古年、季降水存在多时间尺度特征。年降水、春季、秋季和冬季降水周期均为2～8 a的高频变化,而夏季降水空间型为2～3 a高频变化和16 a低频变化叠加出现的情况。这种潜在周期特征符合大尺度气候系统的变化规律。

基于Argo观测资料的南海北部海域声速场时空特征分析

利用近5年的Argo剖面序列,通过经验正交函数(EOF)分析,分析了南海北部海域声速垂直结构的时空变化特征和声速场水平分布特征。分析表明:EOF的前6个模态反映了海区声速结构的主要变化,可以很好地表示声速剖面。第1模态具有明显的年变化周期,主要受海洋混合层季节性变化影响;第2模态与第1模态时间函数具有明显的反向变化特征,主要对次表层进行调制;第3模态主要影响次表层以下声速变化;表层声速分布与深层声速分布有明显的差异,表层声速主要受海水温度变化的影响,深层声速分布与南海环流系统关系密切;冷涡的存在会引起声速场的低值中心。

中国海海面风场时空变化特征分析

对1992年12月至2005年11月连续13年中国海海区（2°N～39°N,105°E～130°E）ERS-1、ERS-2和QuikSCAT散射计海面风场资料进行插值平均处理,获得了156个月长序列月平均海面风距平资料集,对该资料集进行矢量经验正交函数（Vector EOF）分解,获得了中国海海面距平风场的两个主要经验模态。其距平风场第一模态（VEOF-1）解释了总偏差的72.31%,表现为冬-夏振荡型,反映了中国海海面风场的季风特征;第二模态（VEOF-2）解释了总偏差的10.05%,表现为春-秋振荡型,反映了冬季风与夏季风之间的转换过渡时期的风场特征。

一种新的声速剖面结构参数化方法

在Munk模型和GDEM模型的基础上,提出了一种新的声速剖面结构参数化模型,即分层声速剖面模型(LSSPM)。模型用含9个参数的四层分段函数分别描述混合层、主跃层、深海声道层和深海等温层的声速结构,形式简明、直观。数值实验结果表明,LSSPM模型对声速剖面的拟合可达到较高的精度,且对于中国周边的深海和浅海区域有较好的适用性。