2010年, 第46卷, 第6期　
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  •  预报误差演变近似模型的偏差*

     刘凑华, 谈哲敏 ** , 张 熠
    南京大学学报(自然科学版). 2010, 46(6): 407-415.
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     本文从理论和数值试验上讨论了两种常用的预报误差增长近似模型的偏差问题: 累加近似模型和线性近似模型. 理论结果表明初始误差、 模式误差的累加近似的偏差在短期内随时间是线性增长,
    但其增长速度后者约为前者的一半. 误差增长的线性近似的偏差与误差线性分量的模成正比. 利用Lorenz- 96系统数值模拟结果进一步验证了理论分析的结果, 并进一步指出误差累加近似和线性近似
    的偏差对背景状态不敏感, 模式误差源的性质对累加近似的平均偏差的影响较小. 研究结果可为确定预报误差演变近似模型的适用范围、 误差增长的阶段划分等研究提供理论依据.

  •  有切变对流边界层夹卷厚度参数化的大涡模拟研究 *
     林 恒 1 , 孙鉴泞 1 ** , 卢 伟 2
    南京大学学报(自然科学版). 2010, 46(6): 616-624.
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     运用大涡模拟研究有切变对流边界层顶部夹卷过程, 并着重探讨了夹卷层厚度的参数化问题. 结果表明, 切变湍流对夹卷过程确有贡献, 其作用应该被考虑在夹卷层厚度的参数化方案中. 基于对
    现有两种参数化方案的验证与分析, 本文提出了改进方案, 新方案可以描述正压和斜压条件下的夹卷层厚度特征, 而这两种条件下夹卷过程的不同特性可以通过在参数化方案中取不同的常数得到体现.

  •  迎风坡降水对中国东南地区降水贡献的估测*
     徐 昕, 王其伟** , 王 元
    南京大学学报(自然科学版). 2010, 46(6): 625-630.
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     本文利用 2001- 2007年中国东南地区 84 个观测台站的逐日降水资料, 0 ? 5? 0 ? 5?的中国地形资料, 以及日本气象厅 20 km 分辨率的再分析风场、 温度场和湿度场资料, 研究了迎风坡降水对中国
    东南地区观测降水的可能贡献. 研究发现, 中国东南地区北部迎风坡降水对观测降水的贡献最大, 而中部地区迎风坡降水对观测降水的贡献最小. 迎风坡降水占观测降水的比例与地形梯度的经向分布基本
    一致, 表明地形因素对东南地区的降水有着重要的影响.
  •  我国未来温度变化的统计降尺度预估*

     高红霞, 汤剑平**
    南京大学学报(自然科学版). 2010, 46(6): 631-642.
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      利用我国近 600 个地面测站的逐日温度观测资料、 美国国家环境预报中心和美国大气科学研究中心再分析资料的大尺度气候变量, 采用基于多元线形回归的统计降尺度方法, 对 1970- 1999 年我
    国 1月和 7月的月平均地面温度进行了统计降尺度分析, 并将统计降尺度模型应用于未来气候情景下, 对 21 世纪 3 个时段(2010- 2039, 2040- 2069, 2070- 2099)的地面温度变化进行预估, 对比分析了 A2
    排放情景下多个模式的降尺度效果. 结果表明, 基于多元线性回归的统计降尺度方法在我国地面温度的模拟分析中是合理可用的. 对于当前时段的模拟, 降尺度方法能够明显改善模式对地面温度的模拟效
    果, 并且东部好于西部, 平原好于山地, 尤其是 7 月份, 当各模式对地面温度的模拟结果与观测资料相差较大的情况下, 降尺度方法仍然能得到较好的结果; 对于未来气候情景的预估方面, 大部分站点温度都
    表现为明显的上升趋势, 并且升温幅度北方高于南方, 西部高于东部.
  •  水文序列噪声成分小波特性的揭示与描述*
     桑燕芳, 王 栋** , 吴吉春
    南京大学学报(自然科学版). 2010, 46(6): 643-653.
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     噪声成分对水文序列的真实变化特性产生了很大的干扰和影响, 因此研究噪声对水文时间序列分析具有重要的意义. 本文应用离散小波变换时常用的 7 个小波系共 53 个小波函数, 对水文序列中
    噪声成分(包括正态分布、 对数正态分布和 P- III 型分布) 的小波特性进行了系统的分析和研究. 结果显示, 依据小波系数幅值随时间尺度水平增大时的变化规律(近似相等、 递减和递增), 总体上可将小波
    函数分为 3 类. 然后通过蒙特卡罗(M onte ?Carlo) 试验, 对各类噪声序列对应不同时间尺度水平上小波系数均值、 绝对值最大值和极值绝对值平均值的概率分布特性及变化规律进行了揭示和定量描述. 最后
    通过对噪声小波特性进行分析和讨论, 得到了关于水文序列小波阈值消噪的若干认识和建议, 以提高水文序列小波分析结果的准确性和可靠性.
  •  基于卫星高度计资料同化的渤海和黄海M 2 潮流数值模拟*
     张继才 1 ** , 吕咸青 2 , 孙丽艳 3
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    南京大学学报(自然科学版). 2010, 46(6): 654-663.
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     将基于数学物理反问题的四维变分同化技术应用到陆架浅海区正压潮流的三维数值模拟中. 孪生实验结果表明, 借助伴随同化技术, 三维正压潮流模型的水位开边界条件可成功反演. 实际实验同
    化从 TOPEX/ Poseidon 高度计资料提取的潮汐调和常数, 通过反演水位的第一边值开边界条件, 数值模拟了渤海和黄海的 M 2 潮汐潮流. 同化后代价函数以及代价函数关于开边界 Fourier 系数的梯度的值均
    大幅度下降, 证明了伴随同化方法的有效性. 实验过程中潮流资料未参与同化, 但由其表达的代价函数值仍然由1 下降至 0  09, 表明从高度计数据反演陆架浅海区的潮流场具有高度的可行性. 与其它工作相
    比, 潮流模拟值与观测值之间的误差较小, 所得同潮图及潮流椭圆分布图准确体现了渤海和黄海 M 2 潮汐潮流的基本特征. 本文工作表明伴随同化方法可有效提高潮流数值模拟的准确度.
  •  用 Ca 2+ 离子浓度估算岩溶地区岩石溶蚀速率: 以贵州普定为例*
     王腊春 1 ** , 蒙海花 1 , 苏维词 2 , 徐泽林 3
    南京大学学报(自然科学版). 2010, 46(6): 664-670.
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     在探讨岩石溶蚀速率计算方法的基础上, 根据研究区特殊的岩溶地质特征, 提出了采用 Ca 2+ 浓度估算岩溶流域岩石溶蚀速率的新方法. 首先, 将 Ca 2+ 浓度换算成 CaCO 3 浓度, 结合实测流量, 计算
    出实际流失的 CaCO 3 , 并换算成流域平均岩石溶蚀量, 然后根据岩石的平均容重, 计算出流域岩石溶蚀厚度, 经过换算得到流域岩石溶蚀速率, 该方法适用于可溶岩中碳酸钙的比例较大的闭合区域. 贵州普
    定后寨河流域母猪洞子流域为可溶岩中碳酸钙的比例约 98% 的封闭的洼地, 因此可以使用该方法进行计算. 通过该方法对研究区岩石溶蚀速率的计算可知, 该研究区的平均溶蚀速率为 41 ? 5mm/ ka, 该研究
    区枯水期的岩溶溶蚀速率基本都小于丰水期的岩溶溶蚀速率, 与前人对该地区的研究结果非常相近, 说明该方法是可行的, 为以灰岩为主的岩溶地区地质溶蚀研究提供了一种新的思路.
  •  江淮下游平原地区降水时空变化: 以江苏里下河腹部区为例*

     潘光波** , 许有鹏, 丁瑾佳, 叶正伟
    南京大学学报(自然科学版). 2010, 46(6): 671-680.
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     江淮下游多为平原水网地区, 地处南北方交界地带, 位于我国亚热带季风气候向温带季风气候的过渡区. 基于该地区的里下河腹部区 17 个雨量站 1957- 2006 年的逐日降水资料, 通过线性回归、
    滑动平均以及 Mann ?Kendall趋势检验等方法, 探讨了该地区降水随时间的变化特征; 基于 GIS 技术, 分析了该地区降水的空间分布特征和变化趋势的空间差异. 结果表明: 该地区降水年内变化较大, 70%
    的降水集中于汛期, 且暴雨频繁; 年降水量和汛期降水量的年际变化大, 尤其以中部的安丰、 兴化一带为最大; 受季风进退的影响, 7、 8月降水量自北向南递减, 致使夏季降水量与年降水量的空间分布特征相
    反, 呈现北多南少的特点, 表现为安丰、 兴化、 东台一带和东北部的阜宁、 盐城附近多暴雨; 秋季降水量有所下降, 其中 9 月降水量显著减少; 而冬季降水量呈显著上升趋势, 尤其以中南部最为显著. 该研究可以
    为该地区洪涝防治以及水资源持续利用提供参考.
  •  基于 AdaBoost 和 Kalman 算法的人眼检测与跟踪* 
     严超 1 , 王元庆 1 ** , 张兆扬 2
    南京大学学报(自然科学版). 2010, 46(6): 681-687.
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     自由立体显示装置中, 人眼位置的探测与跟踪是关键技术之一, 由于其具有的学术及社会价值, 人眼检测近年来成为模式识别领域中的一个研究热点. 人眼检测要求准确、 实时, 为了满足上述技术
    需求, 提出了一种基于 AdaBoost 和 Kalman 算法的人眼检测新方法. 新方法使用人脸 人眼!的两步检测模式. 首先利用连续 AdaBoost 算法遍历图像, 完成人脸定位和人眼的初定位工作, 并在人眼定位位
    置进行标定; 然后进一步利用连续 AdaBoost 算法在上述标定位置附近完成人眼的精定位工作, 最后, 利用 Kalman 算法对已经检测到的人眼位置进行跟踪, 以提供下一帧图像中人眼可能存在的区域, 使得在
    下一帧图像中对这些区域优先进行检测.在实验条件为 Windows XP, PentiumIV, 512Memory, 2-4GHz 的情况下, 对于 640∀ 480 分辨率的连续视频, 系统的人眼检测率达到 93 ? 5%; 人眼检测平均时间小于 10 ms/帧, 达到了实时性的要求. 同
    时对于人脸表情变化和人脸小角度倾斜也具有鲁棒性.
  •  利用扫描电子声显微镜技术实现定量分层成像
     朱守经 1 , 张淑仪 1 , 高椿明 1 , 张仲宁 1 , 水修基 1 , 张秀玲 2 , 佘万东 2
    南京大学学报(自然科学版). 2010, 46(6): 688-696.
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     电子声热波显微镜技术成像过程中, 由于不同深度的热源具有不同的相位与幅值, 因此产生的声信号的相位与幅值对应于不同的深度和结构. 由于热波是高衰减波, 所以特别适合于表面层附近结构的检测与分析. 实验
    上利用压电换能器检测声信号, 其输出的电信号通过锁相放大器加以放大、 并抑制其余不同频率和相位的信号和噪声, 因此可以增强特定频率和相位的声信号输出. 根据检测到的不同相位的声信号, 即可分析样品不同深度的结
    构, 因而扫描电子声热波显微镜技术可以实现分层成像.为了定量估计不同深度的结构对检测到的声信号的贡献, 利用热传导方程和热弹方程及其边界条件, 可以解
    得热波在不同深度产生的温度场及声场, 因而可求得不同深度的热源产生的声信号的振幅和相位. 根据压电方程, 可求得不同深度的声源对压电换能器输出电信号的贡献. 将理论的计算与实验结果进行拟合, 可以定量确定样品
    的深度剖面结构. 本文利用上述成像技术, 对大白鼠的肝脏和心脏组织进行分层成像, 得到不同深度的分层图像. 同时, 利用电子声热波检测技术, 可测得大白鼠的组织的显微镜样品的热扩散率, 其结果为 0 .45 到 0.65 mm 2 / s 之间. 通过与以
    前文章报道的猪肝脏组织的显微镜样品测量得到的热扩散率值比较, 它们之间的偏离约为 7%, 由此可知大白鼠的热扩散率测量值是合理的. 最后, 通过电子声热波成像理论和检测实验结果的比照, 对实验的分层成像结果进行数值拟合, 可对大白鼠组
    织进行定量深度分层分析, 分层成像深度在一个热波波长范围内, 实验中检测深度约为数十微米量级. 由此说明, 扫描电子声热波显微镜技术可以非破坏性地对不均匀的生物组织和固体材料的表面和亚表面的结构进行三维定量分层成像和表征.
  •  可见光响应型(Na 1- x La x )(Ta 1- x Fe x )O 3 固溶体的合成及其光催化性能研究*

     姜晓军 1,2 , 李朝升 1,2 , 李国强 3 , 黄现礼 2 , 邹志刚 2 **
    南京大学学报(自然科学版). 2010, 46(6): 697-704.
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      ( Na 1- x La x )( Ta 1- x Fe x )O 3 , 固溶体, 可见光响应, 光催化
  •  一种基于互信息的药品不良反应信号检测方法*
     魏建香 1 ** , 孙越泓 2 , 朱云霞 1 , 徐厚明 3 , 孙? 俊 3 , 帅友良 1
    南京大学学报(自然科学版). 2010, 46(6): 705-712.
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     提出一种新的、 适合我国数据特点的方法, 即基于互信息的信号检测方法. 引起目标不良反应的药物可能是目标药物, 也可能是其它药物, 将目标药物和目标不良反应看作两个随机发生的事件集.
    通过计算两个事件之间的互信息值来度量目标不良反应与目标药物之间的关联强度. 如果互信息值达到预先设定的标准, 则可疑的信号产生. 设计了基于 4 格表的互信息计算公式, 提出了基于互信息的信
    号检测方法. 用该方法对江苏省 2008 年药品不良反应数据库进行信号检测, 其中包含 11 591 种药品与不良反应组合. 可疑信号的最小检测标准为: 互信息 MI ?0 ? 000 06 且 a-3. 检测出符合信号检测标准
    的药品- 不良反应组合 820 个, 与英国药品和保健产品管理局(M HRA) 方法比较: 相同的信号 732 个, 灵敏度达到 0  89, 特异度为 0.9, 约登指数为 0 ? 79. 实验结果表明基于互信息的药品不良反应信号检测方法是可靠的和有效的.
  •  多径信道下码分复用系统的多符号联合盲均衡算法*
     王杰令 1 ** , 杨 宏 1, 2 , 易克初 1 , 刘祖军 1
    南京大学学报(自然科学版). 2010, 46(6): 713-718.
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      在基于 Walsh 函数扩频的全速率码分复用( CDM) 系统中, 提出一种新颖的多符号联合盲均衡算法. 对于循环平稳信号, 可根据其二阶统计特性进行信道的盲估计, 然而这必须以降低系统的传输
    速率为代价. CDM 信号的二阶统计相关序列由于多址干扰(MAI) 的影响, 不具有循环平稳性, 但是联合处理多个相互独立的码分复用符号, 通过对多个符号的联合统计可以消除二阶统计量中 MAI 的影响.
    接收机采用匹配滤波器进行初步的解扩解调, 并基于初始解调结果构造 CDM 信号, 将该 CDM 信号以多个符号为单位与接收信号求互相关序列, 从中提取信道信息进行信道盲估计并且均衡. 在航空信道模
    型中的- En-Route 场景下对新算法进行了 Monte Carlo 仿真, 实验结果表明当信噪比大于 6dB 后, 新算法可以取得良好的抗多径衰落性能.
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