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基于广义径向基函数（GRBFs）插值的三维地层位势场建模

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基于广义径向基函数（GRBFs）插值的三维地层位势场建模

作者：佟勇强中南大学

学位级别：硕士

针对多个连续地层面的位势场建模目前只有对偶克里格或协同克里格插值方案,而现有的径向基函数(RBFs,Radial basis functions)插值方法只能通过提取零值等值面的方式对单个地层面进行逐个建模。本文提出了一种新颖的自适应梯度约束下的... 详细信息

针对多个连续地层面的位势场建模目前只有对偶克里格或协同克里格插值方案,而现有的径向基函数(RBFs,Radial basis functions)插值方法只能通过提取零值等值面的方式对单个地层面进行逐个建模。本文提出了一种新颖的自适应梯度约束下的基于广义径向基函数插值的三维地层位势场建模方法,包括针对于单个断层面建模的径向基函数(RBFs)插值、针对于连续地层面建模的增加了梯度数据约束的Hermite-Birkhoff径向基函数(HRBFs,HermiteBirkhoff radial basis functions)插值和在HRBFs基础上增加了地层边界切线数据约束的广义径向基函数(GRBFs,Generalized radial basis functions)插值,该方法充分保证重构的三维地质模型的地质合理性和拓扑一致性。论文取得的主要研究成果如下:(1)总结了一套以地质平面图、图切地质剖面图和数字高程模型为基础的建模数据提取方法,结合综合地层柱状图,选取地层底面相对于第四系顶面的相对埋深值为地层位势场值,进行地层边界属性离散点采样。根据产状数据推导得到梯度矢量。根据微积分原理在三维空间中提取地层边界线的切线采样数据。(2)提出了一种基于GRBFs插值的地层位势场建模方法,该方法引入位势场建模的思想,将具有统一属性的地层视为标量场,能够针对连续地层进行位势场模型的构建,填补了基于GRBFs插值方法在三维空间中难以通过构建单个隐函数进行连续地层界面建模的空白。(3)使用GRBFs插值进行地层位势场模型的构建需要使用梯度数据来约束地层中位势场的变化。而梯度数据作为三维矢量的形式具有方向和模长属性,梯度矢量的方向是由位势场值小的地层指向位势场值大的地层,而梯度矢量模长未知的,但模长却控制位势场值的变化速率。本文首先设定初始的梯度模长,通过添加优化项的方式在HRBFs线性系统中迭代获取真实梯度模长,得到了较为理想的建模效果。(4)基于不同的原始建模数据,使用本文提出的梯度自适应约束下的基于GRBFs插值方法得到研究区的梯度模长标量场模型、梯度矢量场模型和三维地层位势场模型,并通过引入归一化的地层厚度指数分析梯度模长和地层顶底面的位势场值差与地层厚度之比之间的关系。(5)通过追踪三维地层位势场中的特定等值面得到研究区的地层界面模型,连接等值面得到研究区的地层实体模型。所得到的建模结果与研究区原始地质平面图、图切地质剖面图的地层形态基本保持一致,还原了研究区的复杂地质褶皱构造。(6)建立了研究区的梯度矢量场,依据矢量场的性质进行了走向矢量线和倾向矢量线的提取。参照矢量线能够直观地分析研究区地层的走向和倾向,对地层形态分析具有重要参考意义。对RBFs、HRBFs和GRBFs插值方法在研究区内进行算法实现、建模分析与结果对比,通过逐步添加原始建模数据的约束、对梯度模长进行优化的方法可以有效地建立精确的地层界面,以及完整地表达地层内部的属性和产状信息,重构出符合地质观测和地质规则约束的高精度的三维模型,为后续地下空间规划、矿产资源评价和油气储藏模拟等提供了模型基础。图39幅,表4个,参考文献96篇

关键词：隐式建模位势场 Hermite-Birkhoff径向基函数广义径向基函数梯度模长

大气位势场对海表温度异常线性定常响应的数值试验

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气象学报 1988年第3期 276-284页

作者：张荣华巢纪平中国科学院大气物理研究所国家海洋局海洋环境预报中心

利用具有月、季长期天气过程数值天气预报能力的滤波距平模式(FAM)、运用谱方法研究了大气位势场对海表温度异常(SSTA)的线性定常响应,分析了SSTA强迫作用所产生的定常行星波波型、大气中遥相关型以及大气位势场响应对SSTA位置和基本气... 详细信息

利用具有月、季长期天气过程数值天气预报能力的滤波距平模式(FAM)、运用谱方法研究了大气位势场对海表温度异常(SSTA)的线性定常响应,分析了SSTA强迫作用所产生的定常行星波波型、大气中遥相关型以及大气位势场响应对SSTA位置和基本气流的敏感性,得到一些有意义的结果。

关键词：数值试验 SSTA 位势场海表温度异常遥相关型定常

非地转强迫对Fitow(0114)暴雨的影响

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气象学报 2005年第1期63卷 69-76页

作者：李江南闫敬华魏晓琳吴池胜侯尔滨王安宇广州中山大学大气科学系季风与环境研究中心广州510275 中国气象局广州热带海洋气象研究所广州510080 澳门地球物理暨气象局广州中山大学大气科学系季风与环境研究中心广州510275

利用非静力中尺度模式MM5对 0 114号台风Fitow从 2 0 0 1年 8月 31日 0 0时～ 9月 2日 0 0时 (UTC ,下同 )的降水过程进行了模拟研究。结果表明 ,MM5对Fitow登陆过程中暴雨落区和强度的模拟与实况比较一致。模拟结果较好地再现了暴雨的... 详细信息

利用非静力中尺度模式MM5对 0 114号台风Fitow从 2 0 0 1年 8月 31日 0 0时～ 9月 2日 0 0时 (UTC ,下同 )的降水过程进行了模拟研究。结果表明 ,MM5对Fitow登陆过程中暴雨落区和强度的模拟与实况比较一致。模拟结果较好地再现了暴雨的中尺度特征。正是维持少动的台风倒槽和嵌入其中的中小尺度系统相互作用造成了暴雨的发生、发展 ,而高、低空中尺度散度场的配置对暴雨有很好的指示意义。在华南台风暴雨区无论是高层还是低层 ,都存在很强的非地转作用 ,非地转涡度项对散度倾向项是重要的强迫因素 ;但非地转作用的实现与中高纬度地区有本质的区别 ,在低层非地转作用是由于强的位势场气旋涡度 (- 2  场气旋涡度 (fζ >0 )不平衡产生的 ;而高层非地转作用是由于强的位势场反气旋涡度 (- 2  >0 )与弱的流场反气旋涡度 (fζ 场来判断暴雨落区要比用准地转 Q矢量散度场好的原因。

关键词：中尺度模式MM5 2001年8月中小尺度系统中高纬度地区准地转Q矢量暴雨落区中尺度特征中尺度系统散度场模拟研究降水过程登陆过程模拟结果相互作用台风倒槽指示意义触发机制上升运动不平衡位势场反气旋

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相对垂直加速度和中尺度大气运动方程组

高原气象 2003年第2期22卷 97-103页

作者：程麟生冯伍虎兰州大学大气科学系甘肃兰州730000

对具有强对流性质的中尺度系统运动的描写,直接采用包含准静力假设的p坐标系或σ坐标系大气运动方程组是不精确又不合理的。因此,必须发展更精确的非静力中尺度大气运动方程组。本文通过引入相对垂直加速度δ和通用(x,y,ζ,t)坐标系(简... 详细信息

对具有强对流性质的中尺度系统运动的描写,直接采用包含准静力假设的p坐标系或σ坐标系大气运动方程组是不精确又不合理的。因此,必须发展更精确的非静力中尺度大气运动方程组。本文通过引入相对垂直加速度δ和通用(x,y,ζ,t)坐标系(简称ζ坐标系),导出了ζ坐标系中的非静力大气运动方程组。该方程组的垂直运动方程是非静力的,相对垂直加速度δ是可预报的;垂直加速度可由δ直接求得;而δ既直接影响速度场、位势场、质量场和地面气压场,还间接影响温度场。通过对通用ζ坐标系中非静力大气运动方程组的应用,可以很容易地获得p坐标系或σ坐标系及其它垂直坐标系中的非静力大气运动方程组;当δ为零时,则简化为一般包含准静力假设的p坐标系或σ坐标系及其它垂直坐标系中的大气运动方程组。在一般广泛使用的p坐标系或σ坐标系大气运动方程组中,因未考虑δ的贡献,对一些场的预报就会产生误差,较长时间的数值积分会使这种误差积累愈来愈大。显然,新发展的非静力大气运动方程组考虑了δ的贡献,从而消除了这种误差,所以就更为精确,也更适用于对中尺度系统运动的描写和预报。

关键词：相对垂直加速度中尺度大气运动方程位势场质量场地面气压场温度场

孤立子型热源强迫——导致局地副高单体增强的一种可能机制

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海洋通报 1997年第1期16卷 15-19页

作者：张韧空军气象学院南京211101

结合夏季东亚大陆季风雨带(梅雨带)强对流降水过程中局地凝结热强迫作用的天气实际,从动力学上探讨了这类局地热源扰动的强迫作用对该地区位势场和风场的影响及其可能出现的天气系统的响应模态.研究结果表明,局地“狭窄”的准孤立子型... 详细信息

结合夏季东亚大陆季风雨带(梅雨带)强对流降水过程中局地凝结热强迫作用的天气实际,从动力学上探讨了这类局地热源扰动的强迫作用对该地区位势场和风场的影响及其可能出现的天气系统的响应模态.研究结果表明,局地“狭窄”的准孤立子型的热力强迫作用可以激发出较为“宽广”的准孤立子型的位势场和风场的响应,从而对夏委东亚大陆梅雨期间局地范围内副高单体的生成和增强机制提供了一种可能的动力学途径,同时也对分析和预报夏季西太平洋副高在东亚副热带地区中短期的强度变化和进退活动给出了一种参考.

关键词：孤立子热源强迫位势场风场高压热带地区

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正压原始方程变分初值试验

气象学报 1980年第4期 300-308页

作者：王晓林吴辉碇王宝根北京大学地球物理系国家海洋局海洋预报总台

本文利用地转风关系及运动方程作为动力约束条件,对初始风场及高度场进行了调整。在调整场与实测场均方差最小,总平均动能损失也最小的条件下选择了权重因子。还成功地进行了局部风场“嵌入”即所谓“窗户”区试验。对于变分约束对扰动... 详细信息

本文利用地转风关系及运动方程作为动力约束条件,对初始风场及高度场进行了调整。在调整场与实测场均方差最小,总平均动能损失也最小的条件下选择了权重因子。还成功地进行了局部风场“嵌入”即所谓“窗户”区试验。对于变分约束对扰动的影响作了初步的探讨。最后还做了24小时预报并与地转初值预报进行了比较。

关键词：欧拉方程风场运动方程约束条件变分正压原始方程权重因子地转风所得高度场位势场

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位场模拟自动数据采集及图形处理系统

武汉水利电力学院学报 1986年第2期 57-63页

作者：周洞汝武汉水利电力学院电力工程系

本文介绍一个位场模似自功数据采集及图形处理系统。本系统可自电解槽中采集一维及两维位场数据并把结果存于磁盘中。作者编写了一绘图软件包,用此软件包可显示位场的等位线图及三维网状立体图,并可把这些图形用绘图仪描绘下来。

关键词：电子计算机数据采集图象处理自动检测位势场自动绘图

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黄、东海及其邻海的气旋与埃尔尼诺现象

海洋科学进展 1985年第3期 30-36页

作者：龙宝森 Howard P. Hanson 国家海洋局第一海洋研究所 NOAA/科罗拉多大学合作环境科学研究所

一、序言ENSO现象对全球大气环流及其伴随天气的影响,一直是近年来海气相互作用研究的焦点之一,一些有趣的研究表明,ENSO现象对中纬度气候有显著的影响.本文统计了1899-1962年每年发生在20°-40°N,120°-150°E区域(图1)以及主要气旋... 详细信息

一、序言ENSO现象对全球大气环流及其伴随天气的影响,一直是近年来海气相互作用研究的焦点之一,一些有趣的研究表明,ENSO现象对中纬度气候有显著的影响.本文统计了1899-1962年每年发生在20°-40°N,120°-150°E区域(图1)以及主要气旋活动中心(图1阴影

关键词：黄、东海达尔文邻海时间序列气旋发生埃尔尼诺厄尔尼诺赤道太平洋海平面气压位势场 ENSO 南方涛动指数

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单核络合物的电子结构——价键轨道理论处理

北京大学学报(自然科学版) 1978年第4期 57-70页

作者：赵深

现代的络合物结构理论主要有价键理论、晶体势场和配位势场理论,以及分子轨道理论。价键理论着重讨论络离子的骨架结构,把结合力分为电价键和共价键;晶体势场理论和配位势场理论着重讨论金属离子的价电子行为,把络离子分为高自旋和低自... 详细信息

现代的络合物结构理论主要有价键理论、晶体势场和配位势场理论,以及分子轨道理论。价键理论着重讨论络离子的骨架结构,把结合力分为电价键和共价键;晶体势场理论和配位势场理论着重讨论金属离子的价电子行为,把络离子分为高自旋和低自旋两类;分子轨道理论则着重讨论络离子的整体结构,它不区分各类成键电子的特点,也不明显表示共价键的方向性和饱和性。三种理论各在不同方面和不同程度上反映了络合物结合力的本质,因此它们之间有必然的联系。本文尝试在徐光宪提出的价键轨道理论的基础上分析络离子结合力的本质,并自然地推出上述三种理论的概念和形式。

关键词：电子结构络合物金属离子配位化合物轻子电子位势场成键轨道轨道理论络离子价键理论