基于多变量混合长短期记忆神经网络的长沙PM2.5预报模型

为了提高PM2.5浓度预报准确率,基于长短期记忆（LSTM）神经网络构建多变量混合预报模型（hLSTM）,利用空气质量数据、气象数据和日期时间信息对长沙10个空气质量监测站未来24小时PM2.5浓度进行逐小时预报,并对模型精度进行评估。结果表明：hLSTM逐小时PM2.5预报模型误差随预报时效的增加呈现前陡后缓逐步增大,均方根误差（RMSE）、平均绝对误差（MAE）和平均绝对百分比误差（MAPE）分别从1 h的6.53 μg·m-3、4.03 μg·m-3和16.02%增大到24 h的20.62 μg·m-3、13.56 μg·m-3和47.34%;模型误差存在明显的季节性差异,呈现冬季>秋季>春季>夏季的特征;相较于基于决策树（DTs）、循环神经网络（RNN）和普通LSTM的预报模型,hLSTM模型能更好地提取长沙PM2.5浓度数据的时序特征,达到更高的预报精度;利用hLSTM模型对长沙2019年12月13日~16日重污染天气过程PM2.5浓度进行预报,各时效的预报结果均能反映污染过程中PM2.5的变化趋势,其中3 h内的预报结果与观测值吻合程度较高。可见hLSTM可较好提取长沙PM2.5浓度变化特征,为其短临预报提供一种新思路。     

青岛附近海域SST长期变化趋势分析

本文利用来自青岛附近海域1961～2009年的海表温度（SST——Sea Surface Temperature）资料,对该海域SST的变化趋势、突变形式、变化周期等进行分析。结果表明：（1）1961～2009年期间,青岛附近海域的SST以0.029℃/a的速度显著性线性递增;（2）青岛附近海域的SST存在明显的2.1～2.7年、3.8～5.0年的变化周期以及30年以上的长周期震荡;（3）青岛附近海域的SST存在明显的突变形势,且突变期为20世纪80年代末期至90年初期;逐夏季SST的突变期为1988年;逐冬季SST的突变期为1992年前后。     

渤海海峡断面温度结构及流量的季节变化

作者采用POM模式，利用从卫星遥感资料反演的风和海表温度（SST）数据并考虑M2分潮作用，对渤海海域的温度，流场的三维结构进行数值计算，根据数值模式的计算结果，重点分析渤海海峡温度结构和水交换的季节变化特征，结果表明风应力和SST的季节性变化导致渤海海峡的水交换流型，温度结构和流量有明显的季节性变化。     

季节变化对黄渤海表层叶绿素浓度分布影响的数值分析

为了研究黄渤海表层叶绿素周期变化物理过程的环境影响因素,基于区域海洋模型系统(Regional Ocean Modeling Systems,ROMS),建立黄渤海海域的三维生态数值模型.模型通过已发表的相关结果和遥感观测数据等方式对比验证,模拟海域动力过程中生态因子叶绿素浓度的时空分布特征和季节性变化过程.结果表明:黄渤海水体表层叶绿素的生长消亡与水体环境条件密切相关,径流的影响只引起局部海区生态系统的调整;叶绿素浓度分布存在明显季节性变化的特征,季节温度变化和海水层化热分层结构是重要影响因素,且呈现物理过程的周期性变化;表层浮游植物季节性分布的双峰结构特征理论上与季节性层化理论相符合.模型可对海域生境季节变化规律和生态保护研究提供科学数据.     

黄渤海风、浪、流等海洋水文要素特征分析

随着我国海洋建设的快速发展,深入了解海洋水文环境特征,为海洋工程等提供保障已迫在眉睫。本文根据日常保障经验,结合相关理论,利用QN（QuikSCAT/NCEP）混合风场、模拟海浪数据等资料,对黄渤海海域的海洋水文特征进行分析,主要分析了该海域的海表风场、海浪场、潮汐潮流、海雾、盐度、SST（海表温度——Sea Surface Temperature）的特征,可为防灾减灾、航海、海洋水文保障、海洋工程、海洋能资源开发利用提供科学依据。     

渤海海域叶绿素浓度的遥感反演研究

以渤海海域为研究区域,以MODIS1B卫星影像为数据源,利用MODIS 250.m分辨率的波段反射率构建的NDPI(Normalized Difference Pigment Index)遥感指数结合叶绿素质量浓度(ρ)实测值进行回归拟合分析,建立基于MODIS1B数据的渤海海域叶绿素质量浓度遥感提取模型,并应用该模型反演出渤海海域叶绿素浓度的分布情况,对其分布进行了分析和评价.研究结果表明,利用MODIS1B数据监测渤海海域的水质情况是可行的.     

万州城区PM2.5中有机碳与元素碳污染特征

为了解重庆万州区PM2.5中碳质气溶胶的污染特征，于2012—2013年分4个季节采集了 PM2.5样品，并分析了其中有机碳（OC）和元素碳（EC）的浓度。结果显示，在采样期间，万州区 PM2.5中 OC 和 EC 的年平均质量浓度分别为 29.72 μg·m-3和 8.42μg·m-3，OC和 EC浓度之和占到 PM2.5中 27.25%。OC浓度的季节变化趋势由高到低分别为冬季、秋季、春季和夏季，EC在冬季浓度最高，其他季节浓度变化不大。OC和 EC在 4个季节都有较好的相关性（r为 0.67~0.84），其中，冬季相关性最高（r=0.84），秋季相关性(r=0.67)最差，这与污染物来源复杂有关。应用 OC/EC比值法对二次有机碳（SOC）进行估算，SOC年平均浓度为 13.79 μg·m-3，占 OC含量的 46.72%，冬季 SOC的浓度远高于其他季节，冬季较高的 OC排放及较低的大气扩散能力利于碳气溶胶中 SOC 的生成。
     

连云港、吕泗海域的海表温度变化及影响机制

通过对连云港海域(1976-2008)、吕泗海域(1960-1990)30年左右的海表温度(SST)资料进行随机动态分析;并计算了SST与Nio3.4指数、海表热通量和海面风场的相关系数。研究结果表明:从1976-2008年连云港的SST呈现长期升高的趋势,32年间约上升0.9℃;从1960-1990年吕泗的SST呈现下降的趋势,30年间共下降约0.22℃。月均的SST最大熵谱分析揭示了两站的SST具有12个月和6个月的显著变化周期,此外还有准2 a的振荡周期。东赤道太平洋海温的异常对连云港、吕泗海域的SST有一定的影响,热通量是影响连云港海域SST变化的部分因素,仅通过海面热通量的变化无法解释连云港海域海表温度升高的现象,海洋动力过程对SST的贡献不能忽略。连云港、吕泗海域的SST变化与风场的变化显著相关。     

集成奇异谱分析和长短期记忆网络的区域海平面变化预测

基于我国首套高精度全球海洋气候数据集（CDRs）,选取季节变化较为明显的黄海作为研究区域,利用奇异谱分析（SSA）对黄海海域海平面异常（SLAs）数据进行了时间序列与时空序列的分解去噪,并结合长短期记忆（LSTM）网络构建了SSA-LSTM组合模型,对黄海海域海平面变化趋势进行预测。结果表明：SSA-LSTM组合模型对时间序列的预测精度显著提高,预测长度5年的均方根误差最小为35.04 mm;在对时空序列的预测中,预测第1年的均方根误差最小为19.68 mm。同时,利用空间模态进行了海平面变化时空分异规律研究,发现黄海海域海平面变化趋势具有高度一致性,并且与季节、纬度显著相关。预计2016年―2025年黄海海域海平面将以每年3.65±0.79 mm的速率持续上升。     

沉积物团聚体稳定性和总磷释放特征

沉积物内源磷释放会对水体造成二次污染,研究表明沉积物团聚体的稳定性与水体污染关系密切。以秦淮河石头城的沉积物为研究对象,探究沉积物总磷释放与团聚体稳定性的关系以及影响总磷释放和团聚度的因素。结果表明,不同pH值的上覆水,沉积物总磷释放浓度最大可达0.91 mg·L-1,一定时间内团聚度下降最大幅度为27.27%;沉积物有机质含量越高（1.0%）,总磷释放浓度和团聚度最大下降幅度越小（分别为1.48 mg·L-1和62.84%）,;扰动强度越大（200 r·min-1）,总磷释放浓度和团聚度下降最大幅度越大（分别为2.32 mg·L-1和65.23%）。颗粒内扩散模型和Boxlucasl模型的拟合结果表明沉积物释放总磷过程中,总磷释放量越大,团聚度越小;颗粒物理吸附-解吸作用比沉积物颗粒的扩散作用强;有机质在沉积物释放总磷过程中起着重要作用,且对沉积物团聚度有着重大影响。     

气候变化背景下渤黄海海温时空特征分析

【目的】研究渤黄海海温时空变化特征及其与全球海温的关系。【方法】采用相关分析、小波分析等方法,对1985—2015年渤黄海海洋站的海温观测资料进行分析。【结果】渤海是中国内海,沿岸海温受陆地影响显著,变化幅度大,对气温响应快;黄海作为太平洋的边缘海,与外海水体交换通畅,水温变化幅度相对较小,水温变化与渤海相比具有一定的滞后性;各站海温变化周期特征不尽相同,但在2000年以后各站均有较为明显的8年周期;渤黄海海温与全球大部分海域一致,近30年呈现上升趋势,但上升速率与同纬度太平洋和大西洋相比较低,黄海海温上升速率高于渤海。【结论】渤黄海海温具有明显的月际、年际和周期变化特征,受海陆分布等因素影响渤黄海海温对气候变暖的响应低于同纬度太平洋和大西洋。     

基于耦合气候系统模式的中全新世黄、东海海表通量分析

对中全新世(6,ka时期)海洋和气候的研究可加深人们对现阶段气候变化和海洋环境的认识,为预测未来海洋与气候环境变化提供一个重要参照.文章分析一个耦合气候系统模式FGOALS-s2.0的模式结果,首先对其工业革命前(0,ka时期)东亚地区夏季降水及冬、夏季10,m风场的模拟结果进行评估,然后进一步对中全新世和工业革命前黄、东海海表大气强迫的季节变化进行了对比.结果显示:模式模拟出0,ka时期东亚夏季降水从东南洋面至西北内陆减少的空间分布特点,冬、夏季10,m风场亦与观测大体一致;6,ka时期夏季,黄、东海风速较0,ka时期增大约0.8,m/s,16%左右;黄海风应力旋度值为正,东海为负,与0,ka时期相比旋度绝对值均增大;同时,两海区接收的太阳短波辐射较0,ka时期均增加,短波辐射的差异是中全新世夏季黄、东海海表的净热吸收增加的主要因子.6,ka时期冬季,黄、东海北风加强,东海增加量在0.5~1.0,m/s,幅度约为10%,较黄海更为明显;两海区在冬季的净热释放也较0,ka时期增大,东海释放更甚;冬季黄、东海风应力旋度较0,ka时期则无太大差别.研究表明,由于6,ka时期太阳辐射季节循环的改变,造成了黄、东海夏季风增强,海表净热通量也发生相应变化,该时期大气强迫场的变化可能会使黄、东海表层水温分布趋势发生较大改变,进而影响陆架环流格局.     

Sea surface temperature records of core ZY2 from the central mud area in the South Yellow Sea during last 6200 years and related effect of the Yellow Sea Warm Current

Sea surface temperature (SST) records in the South Yellow Sea during the last 6200 years are reconstructed by the unsaturation index of long-chain alkenones (K 37 U ’) in sediment core ZY2 from the central mud area.The SST records varied between 14.1 and 16.5°C (15.6°C on average),with 3 phases:(1) A high SST phase at 6.2-5.9 cal ka BP;(2) A low and intensely fluctuating SST phase at 5.9-2.3 cal ka BP;and (3) A high and stable SST phase since 2.3 cal ka BP.Variation of the SST records is similar to intensity of the Kuroshio Current (KC),and corresponds well in time to global cold climate events.However,the amplitude of the SST response to cooling events was significantly different in different phases.The SST response to global cooling event was weak while the KC was strong;and the SST response was strong while the KC was weak.The difference in amplitude of the SST response is possibly caused by the modulation effect of the Yellow Sea Warm Current which acts as a shelf branch of the KC and a compensating current induced by the East Asia winter monsoon.The warm waters brought by the Yellow Sea Warm Current cushion the SST decrease induced by climate cooling,and both the Kuroshio and East Asian winter monsoon play important roles in the modulation mechanism.The SST records display a periodicity of 1482 years.The same period was found in the KC records,indicating that variation of the SST records in the central South Yellow Sea is strongly affected by KC intensity.The same period was also found in Greenland ice cores and North Atlantic and Arabian Sea sediment cores,showing a regional response of marine environmental variability in the East China Seas to that in the global oceans.     

南海台风"悟空2000"生成及发展的数值模拟

应用NCAR/PSU中尺度非静力模式MM5模拟了南海台风"悟空2000"从一个热带扰动发展为强台风的过程。模拟结果表明,MM5模式能够很好地模拟出"悟空2000"台风的强度和最大风速,清晰显示出南海台风发展中具有的阶段性和爆发性。从水汽和位涡等诊断量的分析出发,分析了模拟的台风结构和台风眼生成的可能影响因素。敏感性试验结果显示,南海海面温度对台风发生发展有至关重要的作用:如果海表温度降低1℃,模拟的台风最大风速将降低近10m/s,风速达到台风级别(32.8m/s)的时间推迟约7个小时;如果海表温度降低2℃(SST仍高于26.5℃),该热带扰动将不能发展到台风的强度。     

东中国海环流对2008年浒苔事件的影响

以2008年浒苔暴发期间每隔5天的海表温度和风场做强迫场,利用POM模型模拟得到2008年黄海浒苔事件期间的环流场.模拟的夏季黄海近岸表层流向北流动,流速较大;山东半岛南岸表层流向东北流动,流速较小.模拟结果显示,表层流场主要受到风向的影响.在夏季,黄海近岸表层流为向北然后转为向东北流动,形成顺时针旋转的环流.而环流产...     

Comparison of summer thermohaline field and circulation structure of the Bohai Sea between 1958 and 2000

TheBohaiSea(37°07′—41°N,117°35′—121°10′E)isashallowsemi-enclosedsea.SincetheBohaiSeaistheonlyinnerseaofChinaandalsoanimportantstra-tegicsea,itisoneofthemostinvestigatedseasinChina.Alargenumberofstudiesonthetideandthetidalcurrentaswellasnumericalsimulationofcirculationhavebeencarriedout,enhancingourunderstandingoftheBohaiSea.Long-termvariationsoftheseasurfacesalinity(SSS)andseasurfacetemperature(SST)oftheBohaiSeawereanalyzed.Linetal.[1]foundthatthepositivetrendsoftheannualmeanS…     

东海黄海渤海8个主要分潮的数值模拟

应用球面坐标系下ECOM数值模式,数值模拟了东海黄海渤海的8个主要分潮M₂、S₂、N₂、K₂、K₁、O₁、P₁和Q₁.采用高分辨率网格,计算区域包括东海黄海渤海、东海陆架坡和琉球以东西北太平洋,考虑实际水深和岸线.开边界条件由全球大洋潮汐模式计算的调和常数给出.较成功地模拟出了8个分潮的传播特征,再现了计算区域内半日分潮的5个无潮点和2个蜕化的半个无潮点、全日分潮的3个无潮点.与65个潮位站的观测资料比较,模式计算的M₂、S₂、K1和O₁分潮振幅和位相的均方差分别为7.85 cm和6.81°,5.04cm和8.14°,3.82cm和13.04°,4.34cm和9.33°.与17个潮位站的观测资料比较,N₂、K₂、P₁和Q₁分潮振幅和位相的均方差分别为3.64cm和7.89°,8.47cm和10.51°,1.76cm和7.56°,1.50cm和26.34°.模式模拟的结果可为河口海岸小区域模式提供较为可靠的外海开边界潮汐调和常数资料.     

Improvement of different source function expressions in SWAN model for the Bohai Sea

Thesimulatingwavenear shore(SWAN)(http://swan.ct.tudeflt.nl)isanumericalwave modelforobtainingrealisticestimatesofwaveparam etersincoastalareasandhasbeenpopularlyusedin theworld.However,someproblemswereencoun teredinpracticalapplication.Theexperimentsfrom Toulanyetal.[1]demonstratedthatfor20m/swind andataconstantdepth,WAM3physics(Komenex pression)alwaysgiveshigher(significantwave height)HsthanWAM4physics(Janssenexpres sion).Foralongduration(>24h)andlargefetch,thedifferenceisasmuchas～50%…     

黄、东海沿岸海表温度变化与厄尔尼诺的关系

利用黄、东海沿岸8个长期水文观测站多年海表温度资料,分析黄、东海沿岸海表温度的季节和年际变化特征,重点分析在1982—1983年和1997—1998年两次厄尔尼诺年期间的异常变化,以及ENSO影响黄、东海沿岸海表温度的可能机制。结果表明,在厄尔尼诺发生年,夏季风较弱,鄂霍次克海高压加强,西太平洋副高位置偏南,强度偏强,江淮流域及长江中下游降水偏多,黄、东海沿岸海表温度偏低。黄、东海沿岸海表温度受到ENSO和PDO(太平洋年代际振荡)的影响和调制,在厄尔尼诺发生的前冬半年及当年,黄、东海沿岸海表温度偏低;在厄尔尼诺发生次年,黄、东海沿岸海表温度偏高。厄尔尼诺对黄、东海沿岸海表温度变化的影响通过海洋和大气2个通道,1982—1983年海表温度异常以负异常为主,1997—1998年海表温度异常以正异常为主;ENSO期间,北赤道流减弱,黑潮流量减少,海表温度降低。海表温度受局地气温影响显著,如果ENSO期间东亚气温升高,则黄、东海沿岸海表温度偏高。