陆面数据同化系统及其在全球变化研究中的应用 被引量：10

1

作者 张秀英 江洪 韩英 《遥感信息》 CSCD 2010年第4期135-143,共9页

陆面数据同化的研究起源于20世纪末,发展比较迅速。本文从当前发展比较成熟的陆面数据同化系统、同化方法以及陆面数据同化在全球变化研究中的应用三方面做了综述。比较成熟的陆面数据同化系统主要是美国(全球)和欧洲的陆面数据同化系统... 陆面数据同化的研究起源于20世纪末,发展比较迅速。本文从当前发展比较成熟的陆面数据同化系统、同化方法以及陆面数据同化在全球变化研究中的应用三方面做了综述。比较成熟的陆面数据同化系统主要是美国(全球)和欧洲的陆面数据同化系统,加拿大、韩国和我国的数据同化系统最近才有所发展;数据同化方法主要以基于统计估计理论和以基于变分的两大类方法为主流,近年来人工神经网络和粒子滤波技术有所发展;在生态水文学、碳循环和作物估产的应用研究中,陆面数据同化方法已经发挥了重要作用。 展开更多

关键词 陆面数据同化系统 数据同化方法 全球变化

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再分析资料和陆面数据同化资料土壤湿度产品在中国北方地区的适用性评估 被引量：13

2

作者 刘维成 徐丽丽 +3 位作者 朱姜韬 段伯隆 孙义 郑涛 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2022年第4期616-629,共14页

土壤湿度是地球系统模拟的重要参数之一,准确获得其时空分布和变化特征是研究陆-气相互作用的基础。再分析资料和陆面数据同化资料均可提供全球或区域高分辨率土壤湿度产品,但在使用前需要对其进行评估分析。利用土壤湿度观测数据,计算E... 土壤湿度是地球系统模拟的重要参数之一,准确获得其时空分布和变化特征是研究陆-气相互作用的基础。再分析资料和陆面数据同化资料均可提供全球或区域高分辨率土壤湿度产品,但在使用前需要对其进行评估分析。利用土壤湿度观测数据,计算ERA5、ERA5-Land、NCEP-DOE R2、CRA40再分析资料和GLDAS-Noah、GLDAS-CLSM、CLDAS陆面数据同化资料土壤湿度产品与观测数据的中位数、模拟偏差、相关系数等统计指标,并分季节和气候区讨论不同土壤湿度产品在中国北方地区的模拟效果。结果表明:整体来看,CRA40与观测值的相关性最好,ERA5和ERA5-Land分别对干中心、湿中心模拟效果更好,GLDAS-Noah对于较干土壤地区模拟略偏湿,CLDAS对较湿土壤地区模拟结果以系统性偏干为主,NCEP-DOE R2和GLDAS-CLSM模拟效果较差;ERA5、ERA5-Land、NCEP-DOE R2、GLDAS-Noah和CLDAS在所有季节均为模拟正偏差,春季模拟效果较好的是CRA40、ERA5-Land,夏季和秋季ERA5-Land、ERA5和CRA40与观测值相关性较好,不同产品模拟的冬季土壤湿度和观测值相关性是全年中最小的;不同土壤湿度产品在干旱区以模拟偏湿为主,GLDAS-Noah模拟效果最佳,但模拟土壤湿度峰值和谷值的出现时间较观测较早,GLDAS-Noah、CRA40、ERA5能较好模拟季风区干、湿土壤的持续时段和土壤湿度变化振幅,大部分产品能模拟出夏季风影响过渡区较干土壤和较湿土壤的出现时间。 展开更多

关键词 土壤湿度 再分析 陆面数据同化 中国北方

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陆面数据同化系统构建方法及其农业应用 被引量：7

3

作者 刘峰 李存军 +1 位作者 黎锐 杨为民 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第S2期347-352,共6页

遥感数据与模型的同化能够为地球表层科学研究提供更为丰富和更为精确的数据,实现数据在时间和空间上的扩展,是地球科学发展的新方法,并在农业上得到了广泛应用。论文在介绍了陆面数据同化系统组成结构的基础上,重点分析了同化系统一般... 遥感数据与模型的同化能够为地球表层科学研究提供更为丰富和更为精确的数据,实现数据在时间和空间上的扩展,是地球科学发展的新方法,并在农业上得到了广泛应用。论文在介绍了陆面数据同化系统组成结构的基础上,重点分析了同化系统一般的构建流程以及详细的构建方法,并针对农业遥感的需求,介绍了同化系统在农业领域的应用,最后分析了目前同化系统发展中存在的问题以及今后的发展方向。 展开更多

关键词 遥感 陆面数据同化系统 农业 应用

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中国气象局陆面同化系统和全球陆面同化系统对中国区域土壤湿度的模拟与评估 被引量：46

4

作者 朱智 师春香 《科学技术与工程》 北大核心 2014年第32期138-144,共7页

土壤湿度是气候变化的重要影响因素之一,但是土壤湿度观测资料的缺乏严重制约了与之相关的研究,陆面模式模拟的土壤湿度资料可作为观测资料的重要补充,广泛应用于业务和科研。利用国家气象信息中心提供的2012年中国区域226个站点逐小时... 土壤湿度是气候变化的重要影响因素之一,但是土壤湿度观测资料的缺乏严重制约了与之相关的研究,陆面模式模拟的土壤湿度资料可作为观测资料的重要补充,广泛应用于业务和科研。利用国家气象信息中心提供的2012年中国区域226个站点逐小时的土壤湿度观测资料,对中国气象局陆面同化系统(CLDAS)和全球陆面同化系统(GLDAS)四个陆面模式输出的土壤湿度产品进行了比较与评估,结果表明:1五个模式均可以模拟出中国区域土壤湿度的空间分布状况,但是从模拟值与观测值的偏差和相关系数来看,CLDAS的土壤湿度产品优于GLDAS;2从对选取的五个研究区域土壤湿度的模拟状况来看,CLDAS好于GLDAS,仅在江淮和西南地区的模拟存在轻微的偏差;3 CLDAS在中国区域的土壤湿度模拟上存在一定的优势,这对于土壤湿度研究和业务应用都具有积极的意义。 展开更多

关键词 中国气象局陆面同化系统 全球陆面同化系统 土壤湿度 模拟与评估

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同化极轨卫星陆地产品对改善陆面模式模拟能力研究进展 被引量：2

5

作者 尹继福 郑有飞 +5 位作者 詹习武 吴荣军 刘吉成 方莉 关福来 姚树然 《高原气象》 CSCD 北大核心 2016年第1期260-276,共17页

利用同化极轨卫星陆地产品改善陆面模式的模拟能力,是目前提升干旱监测水平研究的一个热点,也是一个难点问题。通过介绍现阶段几种典型陆面模式和同化方法,回顾了地表类型、地表反照率、植被覆盖度、地表温度、土壤湿度和降水量等主要... 利用同化极轨卫星陆地产品改善陆面模式的模拟能力,是目前提升干旱监测水平研究的一个热点,也是一个难点问题。通过介绍现阶段几种典型陆面模式和同化方法,回顾了地表类型、地表反照率、植被覆盖度、地表温度、土壤湿度和降水量等主要极轨卫星陆地产品发展现状,并指出同化极轨卫星陆地产品对陆面模式模拟能力的改善作用主要受陆面模式、同化方法和卫星产品质量三方面限制。而基于较新的地表类型、(准)实时植被覆盖度和地表反照率产品及高质量的土壤湿度、地表温度和降水数据,通过优化同化方法和系统地发展陆面模式,有望进一步改善同化效果。 展开更多

关键词 数据同化 极轨卫星产品 陆面模式

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欧洲陆面数据同化系统组成,系统设计和原理简介 被引量：8

6

作者 齐媛媛 陈莹莹 施建成 《遥感信息》 CSCD 2007年第4期93-97,共5页

随着技术的进步,地球系统科学的发展,地——气系统的复杂性的进一步研究,对地表物理场精度的需求越来越高。而观测和模拟作为获得地表数据的两种基本手段,由于其各自的局限性,其精度已经不能满足进一步研究的需求,在这样的背景下,陆面... 随着技术的进步,地球系统科学的发展,地——气系统的复杂性的进一步研究,对地表物理场精度的需求越来越高。而观测和模拟作为获得地表数据的两种基本手段,由于其各自的局限性,其精度已经不能满足进一步研究的需求,在这样的背景下,陆面数据同化系统逐步发展起来。本文主要介绍了世界主要的陆面数据同化系统之一——欧洲陆面数据同化系统。此系统采用的强迫数据是根据欧洲的实际情况由欧洲中心自行生产的一套数据,同时在欧洲不同的机构它们采用了不同的陆面过程作为欧洲陆面数据同化系统的核心,它们还将卡尔曼滤波和变分方法结合生产了一套独特的同化方法。并对此系统进行了验证和实例应用。 展开更多

关键词 陆面数据同化系统 陆面过程 KALMAN滤波 变分方法

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基于历史样本投影的四维变分陆面数据同化方法及其初步应用 被引量：4

7

作者 赵海贝 王斌 戴永久 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2009年第4期383-389,共7页

法面临着计算量上的挑战。本研究将一种历史样本投影的四维变分同化方法(Historical-Sample-Projection4DVar,简写为HSP-4DVar)应用于陆面数据同化,建立起CoLM陆面模型的HSP-4DVar系统。相比其他四维变分同化方法,HSP-4DVar的分析值是... 法面临着计算量上的挑战。本研究将一种历史样本投影的四维变分同化方法(Historical-Sample-Projection4DVar,简写为HSP-4DVar)应用于陆面数据同化,建立起CoLM陆面模型的HSP-4DVar系统。相比其他四维变分同化方法,HSP-4DVar的分析值是显式求解,不需要编写和使用伴随模式,从而大大节省了计算量,是一种易于实现的同化方案。通过同化56个月的土壤湿度观测数据表明,新的陆面同化系统不仅省时,而且能够有效吸取观测信息,使得同化后的均方根误差显著降低,各层土壤湿度模拟都有所改善,陆表1000mm层的改善最为明显。 展开更多

关键词 HSP-4DVar 陆面数据同化 土壤湿度 省时性

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GLDAS Noah模型水文产品与中国地面观测及卫星观测数据的对比 被引量：16

8

作者 王文 崔巍 王鹏 《水电能源科学》 北大核心 2017年第5期1-6,共6页

全球陆面数据同化系统(GLDAS)是全球水循环研究的重要数据源,基于重力卫星(GRACE)观测数据、中国的地面降水与径流观测数据,从模拟数据与观测数据之间的偏差、相关性及时空分布一致性角度,对GLDAS两个版本(GLDAS-1及GLDAS-2)的Noah模型... 全球陆面数据同化系统(GLDAS)是全球水循环研究的重要数据源,基于重力卫星(GRACE)观测数据、中国的地面降水与径流观测数据,从模拟数据与观测数据之间的偏差、相关性及时空分布一致性角度,对GLDAS两个版本(GLDAS-1及GLDAS-2)的Noah模型模拟水文产品进行了评估。结果表明,GLDAS与GRACE TWS陆地水蓄量(TWS)变化情况在中国大部分地区一致性较差,且GLDAS-1与GLDAS-2均不能充分反映GRACE TWS数据的季节性变化规律;GLDAS-1与GLDAS-2模拟的中国外流区的径流明显低于观测径流,同时长江流域与松花江流域GLDAS-2模拟径流的精度远比GLDAS-1模拟径流的精度高;GLDAS-1与GLDAS-2在中国的外流流域的蒸散发均呈高估现象,且GLDAS-1的高估程度大于GLDAS-2。 展开更多

关键词 全球陆面数据同化系统 Noah模型 径流 陆地水蓄量 蒸散发

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陆面过程模式BCC_AVIM中地表覆盖数据现状 被引量：2

9

作者 周文艳 罗勇 +2 位作者 史学丽 李伟平 张艳武 《气象》 CSCD 北大核心 2019年第10期1476-1482,共7页

地表覆盖是陆面和气候模式中的一个重要基础数据。以陆面过程模式BCC_AVIM为例,介绍模式中的地表覆盖数据变量、数据分辨率、不同类型数据的来源,重点比较分类方法差异巨大且类型众多的植被覆盖。综述比较了国际和国内常用的几套全球地... 地表覆盖是陆面和气候模式中的一个重要基础数据。以陆面过程模式BCC_AVIM为例,介绍模式中的地表覆盖数据变量、数据分辨率、不同类型数据的来源,重点比较分类方法差异巨大且类型众多的植被覆盖。综述比较了国际和国内常用的几套全球地表覆盖数据的来源、分类系统和分类方法以及空间分辨率,根据陆面过程模式的地表覆盖数据需求,确定不同全球土地覆盖数据在模式中的应用方法,讨论分析了全球地表覆盖产品在模式应用中存在的差距,提出不同遥感数据产品之间一致性较差的可能解决方案,探讨遥感数据产品在模式中应用的可能方式,以期更好地发挥全球地表覆盖数据产品的作用。 展开更多

关键词 全球土地覆盖数据 陆面模式 基础数据 差距

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全球大气再分析及其在中国的适用性

10

作者 王开存 《大气科学学报》 北大核心 2025年第4期529-555,共27页

再分析基于物理模式对观测空白区域进行时间和空间插值,并提供未观测变量的估计,解决了观测站点稀疏且分布不规则的问题。为了提高精度,目前主流的全球大气再分析都同化尽可能多的观测数据,即全输入大气再分析。虽然模式和同化方法固定... 再分析基于物理模式对观测空白区域进行时间和空间插值,并提供未观测变量的估计,解决了观测站点稀疏且分布不规则的问题。为了提高精度,目前主流的全球大气再分析都同化尽可能多的观测数据,即全输入大气再分析。虽然模式和同化方法固定不变,但是观测系统一直在变,主要变化有现代探空观测的引用(20世纪50年代以来)以及卫星观测(1979年以来),以及地基和卫星观测仪器的更新换代。这些都会对大气再分析产品造成不均一性误差。因此,有关再分析能否用于气候变化研究的争议不断,也催生了稀疏输入再分析,比如20世纪再分析。为了降低观测系统演变的影响,稀疏输入再分析仅同化气压等少量地面观测,可使再分析延伸至19世纪中期。全球大气再分析地表分析产品是应用最为广泛的数据,但现有全球大气再分析系统在进行地表分析时差异显著。欧洲中期天气预报中心和日本气象厅再分析同化了地面站气温和湿度观测,后者进一步同化了陆面风速观测,美国的再分析系列都没有同化地面气温、湿度和风速观测,这使得美国的再分析与地面观测相比,一致性更低,而欧洲和日本再分析一致性更高。现在所有全球大气再分析都没有包含陆面地表覆盖和土地利用以及植被生长的年际变化,限制了其对地表变量的估计精度。本文梳理了欧洲、美国、日本和中国全球大气再分析的历史演进以及它们的地表分析产品在中国的适用性。 展开更多

关键词 大气再分析 陆面再分析 数据同化 气候变化 ERA5 JRA-3Q

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多源气象数据融合格点实况产品研制进展 被引量：152

11

作者 师春香 潘旸 +6 位作者 谷军霞 徐宾 韩帅 朱智 张雷 孙帅 姜志伟 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期774-783,共10页

阐述了中外主要的多源气象数据融合产品研究进展与趋势,重点介绍了中国气象局国家气象信息中心研制的陆面气象要素(包括气温、降水、湿度、风、气压、辐射等)、土壤温度与土壤湿度、洋面温度与洋面风、三维云等多源融合格点产品研发现状... 阐述了中外主要的多源气象数据融合产品研究进展与趋势,重点介绍了中国气象局国家气象信息中心研制的陆面气象要素(包括气温、降水、湿度、风、气压、辐射等)、土壤温度与土壤湿度、洋面温度与洋面风、三维云等多源融合格点产品研发现状,以及中国气象局国家气象信息中心多源数据融合中试平台及统一质量检验评估系统的进展,并对未来多源气象数据融合产品研制进行了展望。 展开更多

关键词 多源融合格点产品 降水融合 陆面气象驱动数据融合 陆面数据同化 海表气象要素融合 三维云量融合

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集合卡尔曼滤波数据同化方法改进土壤水分模拟效果 被引量：13

12

作者 陈鹤 杨大文 +1 位作者 刘钰 张宝忠 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期99-104,共6页

陆面过程模型是连续模拟土壤水分的有效工具,然而输入数据及模型结构本身的不确定性会导致模拟误差在模型运行过程中不断积累。数据同化技术可以考虑模型不确定性,实时修正模型状态变量,进而提高土壤水分的模拟精度。本研究构建集合卡... 陆面过程模型是连续模拟土壤水分的有效工具,然而输入数据及模型结构本身的不确定性会导致模拟误差在模型运行过程中不断积累。数据同化技术可以考虑模型不确定性,实时修正模型状态变量,进而提高土壤水分的模拟精度。本研究构建集合卡尔曼滤波（En KF,ensemble Kalman filter）数据同化方法,将其集成到水文强化陆面过程模型HELP（hydrologically-enhanced land process）中,对模型中土壤水分及表面温度等状态变量进行优化。模型选取山东位山生态水文观测站2006年的数据进行验证,采用未经同化的模型率定结果作为基准值。结果表明,数据同化后表层、根层、深层土壤水分模拟结果相比基准值均有提高,土壤含水量均方根误差减小30%-50%,证明采用数据同化方法能够有效提高土壤水分的模拟结果。 展开更多

关键词 土壤 遥感 温度 数据同化 陆面过程模型 土壤含水量

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基于微波遥感和陆面模型的流域土壤水分研究 被引量：2

13

作者 李斌 李震 魏小兰 《遥感信息》 CSCD 2007年第5期96-101,共6页

土壤水分是陆地水文的重要因子。微波遥感是测量土壤水分的一种重要方法。本文总结了基于微波遥感和陆面模型的土壤水分监测方法,包括被动微波法、主动微波法、主被动微波结合法、陆面模型模拟法和数据同化法五种。被动微波对表面土壤... 土壤水分是陆地水文的重要因子。微波遥感是测量土壤水分的一种重要方法。本文总结了基于微波遥感和陆面模型的土壤水分监测方法,包括被动微波法、主动微波法、主被动微波结合法、陆面模型模拟法和数据同化法五种。被动微波对表面土壤水分敏感,但其空间分辨率低;主动微波具有较好的分辨率但运作费用也较高;主被动微波结合则能够充分利用各自的优势。陆面模型在研究中也有重要作用,通过模型模拟能够得到根区土壤水分。而将观测值同化到模型的数据同化法,则能极大的提高土壤水分估计的能力。通过比较,指出数据同化是最有前景的研究领域。 展开更多

关键词 微波遥感 陆面模型 土壤水分 数据同化

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GRACE卫星数据在海河流域地下水年开采量估算中的应用 被引量：23

14

作者 冉全 潘云 +2 位作者 王一如 陈琳海 许海丽 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2013年第2期42-46,67,共6页

结合GRACE卫星数据和全球陆面数据同化系统GLDAS数据,反演了2004—2009年连续72个月的海河流域地下水储量变化。在此基础上,结合2004—2009年海河流域水资源公报的降水量、地下水开采量数据,建立了地下水年开采量与GRACE地下水储量年变... 结合GRACE卫星数据和全球陆面数据同化系统GLDAS数据,反演了2004—2009年连续72个月的海河流域地下水储量变化。在此基础上,结合2004—2009年海河流域水资源公报的降水量、地下水开采量数据,建立了地下水年开采量与GRACE地下水储量年变化、年降水量的二元回归模型。利用GRACE卫星数据和GLDAS数据反演的地下水储量年变化与由地下水位观测数据计算出的地下水储量年变化相关性较强,其R2为0.804;基于GRACE地下水储量年变化数据与年降水量数据,对地下水年开采量的估算结果良好,建立的回归模型的R2为0.787,表明利用GRACE卫星数据对地下水年开采量进行估算是可行的,是传统地面调查的良好补充。 展开更多

关键词 GRACE卫星数据 全球陆面数据同化系统 海河流域 地下水开采量

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GLDAS月降水数据在中国区的适用性评估 被引量：33

15

作者 王文 汪小菊 王鹏 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期769-778,共10页

全球陆面数据同化系统(GLDAS)是全球变化与水循环研究的重要数据源之一。对比分析了1979—2012年间GLDAS多套降水数据与中国地面观测逐月降水数据所反映的中国降水趋势变化空间特征,采用相关系数、平均偏差、相对绝对误差和均方根误差4... 全球陆面数据同化系统(GLDAS)是全球变化与水循环研究的重要数据源之一。对比分析了1979—2012年间GLDAS多套降水数据与中国地面观测逐月降水数据所反映的中国降水趋势变化空间特征,采用相关系数、平均偏差、相对绝对误差和均方根误差4个指标,从时间变化和空间分布特征两个方面,对GLDAS降水数据在中国区域的数据质量进行了系统评估。结果表明:GLDAS-1的几套数据在时间上具有明显不连续性,1996年数据质量严重异常,2000年数据质量也较差,而且,不论是GLDAS-1数据,还是GLDAS-2数据,都存在前期(1979—1995年)与实测数据吻合度高于后期(1997年以后)的现象;GLDAS数据在中国东部湿润区的质量高于在西部干旱区;从相关性与误差指标来看,GLDAS-1数据质量略优于GLDAS-2(主要体现在1995年以前时段),但是GLDAS-2在数据一致性、数据质量季节稳定性及对趋势性描述能力方面则明显优于GLDAS-1数据。 展开更多

关键词 全球陆面数据同化系统 降水 气候变化 数据质量评估

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集合Kalman滤波在土壤湿度同化中的应用 被引量：18

16

作者 张生雷 谢正辉 +1 位作者 师春香 陈锋 《大气科学》 CSCD 北大核心 2008年第6期1419-1430,共12页

基于非饱和土壤水模型和集合卡尔曼滤波（Ensemble Kalman Filter,简称EnKF）并结合陆面水文模型——可变下渗能力模型（Variable Infiltration Capacity,简称VIC模型）发展了一个土壤湿度同化方案。利用1998年6～8月淮河流域能量和水... 基于非饱和土壤水模型和集合卡尔曼滤波（Ensemble Kalman Filter,简称EnKF）并结合陆面水文模型——可变下渗能力模型（Variable Infiltration Capacity,简称VIC模型）发展了一个土壤湿度同化方案。利用1998年6～8月淮河流域能量和水循环试验（HUBEX）项目外场观测试验区——史灌河流域梅山站土壤湿度逐日观测资料及1986～1993年合肥和南阳两站点的土壤湿度旬观测资料进行同化试验,结果表明该同化方案能完整估计土壤湿度廓线,同化的土壤湿度与观测资料基本吻合,反映了土壤湿度的日、旬、月、季变化,同化方案是合理的。与基于扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman Filter,简称EKF）的土壤湿度同化方案的结果比较,基于EnKF的土壤湿度同化方案易于实现,且通过选择恰当的集合样本数其同化效果总体上略优于EKF同化方案,但前者同化时需要花费较多的计算时间。 展开更多

关键词 陆面数据同化 土壤湿度 集合卡尔曼滤波 扩展卡尔曼滤波 VIC模型

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欧洲中期天气预报中心第五代全球再分析土壤湿度资料在内蒙古的适用性评估 被引量：15

17

作者 宋海清 孙小龙 李云鹏 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第6期2161-2168,共8页

土壤湿度是研究陆-气耦合和陆面水循环过程中的重要参量,对大气环流、气候变化和干旱研究起着关键作用。由于土壤湿度观测资料较为缺乏,再分析土壤湿度资料在业务和研究扮演着重要角色。利用内蒙古自治区2018年5—10月37个气象台站逐日0... 土壤湿度是研究陆-气耦合和陆面水循环过程中的重要参量,对大气环流、气候变化和干旱研究起着关键作用。由于土壤湿度观测资料较为缺乏,再分析土壤湿度资料在业务和研究扮演着重要角色。利用内蒙古自治区2018年5—10月37个气象台站逐日0~10 cm观测土壤湿度资料,对再分析[欧洲中期天气预报中心第五代再分析资料(ERA5)、欧洲中期天气预报中心第四代再分析资料(ERA-Interim)、美国全球陆面数据同化系统(GLDAS2.1-NOAH)和基于多卫星反演融合的土壤湿度业务产品系统(SMOPS)]土壤湿度资料验证评估。结果表明:4种土壤湿度资料均可以模拟出内蒙古区域土壤湿度的空间分布,但在数值上普遍高估了土壤湿度;从内蒙古3个研究分区土壤湿度时间序列统计特征来看,ERA5和GLDAS2.1-NOAH优于ERA-Interim和SMOPS资料,但ERA5高估较多;相对于ERA-Interim土壤湿度资料,ERA5模拟的土壤湿度空间分布更为合理,时间相关系数最高,但均方根误差较大。由此可见,ERA5模拟能力优于ERA-Interim,且再分析土壤湿度资料普遍好于卫星融合土壤湿度SMOPS资料。 展开更多

关键词 ERA5 土壤湿度 ERA-INTERIM 全球陆面数据同化系统 土壤湿度业务产品系统

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基于集合卡尔曼滤波的土壤水分同化试验 被引量：44

18

作者 黄春林 李新 《高原气象》 CSCD 北大核心 2006年第4期665-671,共7页

集合卡尔曼滤波是由大气数据同化发展的新的顺序同化算法,它利用蒙特卡罗方法计算背景场的误差协方差矩阵,克服了卡尔曼滤波需要线性化的模型算子和观测算子的难点。我们发展了一个基于集合卡尔曼滤波和简单生物圈模型(SiB2,Simple Bios... 集合卡尔曼滤波是由大气数据同化发展的新的顺序同化算法,它利用蒙特卡罗方法计算背景场的误差协方差矩阵,克服了卡尔曼滤波需要线性化的模型算子和观测算子的难点。我们发展了一个基于集合卡尔曼滤波和简单生物圈模型(SiB2,Simple Biosphere Model)的单点陆面数据同化方案。利用1998年7月6日至8月9日青藏高原GAME-Tibet实验区MS3608站点的观测数据进行了同化试验。结果表明,利用集合卡尔曼滤波的数据同化方法可以明显地提高表层、根区、深层土壤水分的估算精度。 展开更多

关键词 陆面数据同化系统 集合卡尔曼滤波 简单生物圈模型 土壤水分

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基于GOES数据和弱约束变分的地表水热通量估算 被引量：7

19

作者 刘翔舸 黄健熙 +2 位作者 秦军 王鹏新 徐同仁 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期236-245,245,共10页

基于弱约束的四维变分方法和陆面过程模式发展了一个地表温度的陆面数据同化系统。本文反演了地球静止业务环境卫星(Geostationary operational environmental satellite,GOES)的地表温度,并将反演的地表温度同化入陆面过程模式,改进陆... 基于弱约束的四维变分方法和陆面过程模式发展了一个地表温度的陆面数据同化系统。本文反演了地球静止业务环境卫星(Geostationary operational environmental satellite,GOES)的地表温度,并将反演的地表温度同化入陆面过程模式,改进陆面过程模式中地表水热通量的估算精度。以弱约束的变分方法通过在代价函数中增加弱约束项代替陆面过程模式动力方程组中存在的模式误差,构建新的代价函数并对其优化,从而改善模式中显热与潜热的估算精度。将GOES地表温度与实测地表温度进行比较,其均方根误差(RMSE)作为试验中的观测误差。选择美国通量网AmeriFlux中2个主要农业站点的气象和通量数据作为试验数据,对同化系统进行驱动和验证。结果表明同化后的地表温度、潜/显热估算精度均有提高。其中,各站地表温度RMSE平均仅为1 K,显热通量平均RMSE下降22 W/m2,潜热通量平均RMSE下降26 W/m2。因此结合陆面过程模式的弱约束变分方法同化GOES反演温度产品估算近地表水热通量的方法是有效且可行的。 展开更多

关键词 地表水热通量 弱约束四维变分地球静止业务环境卫星 地表温度反演 近地表陆面过程模式 数据同化

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基于Noah LSM的河套灌区土壤含水量同化研究 被引量：1

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作者 朱鹤 赵红莉 蒋云钟 《科学技术与工程》 北大核心 2016年第10期102-108,共7页

土壤含水量是灌区水资源管理研究中的关键参量,获得时空连续的可靠土壤含水量对灌区水资源管理意义重大。河套灌区是全国三大灌区之一,目前在该区域还没有开展时空连续土壤含水量的同化实验。本文利用地面实测单点土壤含水量数据和遥感... 土壤含水量是灌区水资源管理研究中的关键参量,获得时空连续的可靠土壤含水量对灌区水资源管理意义重大。河套灌区是全国三大灌区之一,目前在该区域还没有开展时空连续土壤含水量的同化实验。本文利用地面实测单点土壤含水量数据和遥感反演区域土壤含水量数据,基于Noah LSM模型和集合卡尔曼滤波(En KF)算法的同化方案实现了河套灌区时空连续土壤含水量的单点和区域模拟,并对比分析了同化结果和模型模拟结果。单点同化实验显示,同化结果和模型模拟结果均能反馈出强降雨中的土壤含水量变化,且模型模拟也能较好反应实测值变化,但同化结果比起模型结果更另接近实测值。区域同化实验表明,模型模拟土壤含水量的空间变异性时效果较差,同化结果能明显改善这个问题,整体模拟结果更接近于遥感反演的土壤含水量值。 展开更多

关键词 土壤含水量 数据同化 陆面过程模型 灌区水资源管理 遥感

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