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四维变分同化和集合平方根滤波联合反演土壤湿度廓线的研究
被引量：
2
1
作者
李昊睿
张述文
+1 位作者
邱崇践
张卫东
《大气科学》
CSCD
北大核心
2010年第1期193-201,共9页
提出将集合平方根滤波(EnSRF)估计的预报误差协方差用于四维变分(4DVAR)的同化方案(文中称混合四维变分同化方法,简称混合方法)来反演土壤湿度廓线,该方法由两个同化时段构成:第一时段为En-SRF,第二时段为4DVAR,此种组合可以充分发挥每...
提出将集合平方根滤波(EnSRF)估计的预报误差协方差用于四维变分(4DVAR)的同化方案(文中称混合四维变分同化方法,简称混合方法)来反演土壤湿度廓线,该方法由两个同化时段构成:第一时段为En-SRF,第二时段为4DVAR,此种组合可以充分发挥每一同化方法的优势。通过同化表层土壤湿度观测反演土壤湿度廓线这一理想试验来验证方法的可行性,并与EnSRF和4DVAR的反演结果进行比较,结果表明,混合方法反演的分析时刻土壤湿度廓线都优于EnSRF和4DVAR的结果。与此同时,为了克服小样本在估算背景场误差协方差矩阵时出现的虚假相关对反演的干扰,提出在原有协方差矩阵中加入具有高斯指数函数成分来降低其影响;与修正前结果相比,反演的中下层(地下34～100cm)土壤湿度的均方根误差从0.036cm3/cm3降到0.016cm3/cm3,降幅为55.6%,更重要的是大大降低了部分深度处反演土壤湿度的误差,如地下90cm处误差从0.085cm3/cm3降到0.024cm3/cm3,降幅达71.8%。
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关键词
土壤湿度
集合平方根滤波
四
维
变
分
混合
四维变分数据同化
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职称材料
基于四维变分同化方法的南海中尺度涡后报实验
被引量：
1
2
作者
赵军
高山
王凡
《海洋与湖沼》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第5期1145-1159,共15页
海洋中尺度涡在本质上是属于满足准地转平衡的大尺度运动,因此理论上,其在短时间内的运动将主要受到准地转平衡关系的约束,而外部强迫场的影响在短期内不会明显改变其运动特征。基于上述思想,我们提出了一种基于四维变分同化初始场的中...
海洋中尺度涡在本质上是属于满足准地转平衡的大尺度运动,因此理论上,其在短时间内的运动将主要受到准地转平衡关系的约束,而外部强迫场的影响在短期内不会明显改变其运动特征。基于上述思想,我们提出了一种基于四维变分同化初始场的中尺度涡旋预报方案。为了检验该方案的可行性,本文使用区域海洋模式(regional ocean modeling system,ROMS)和其内建的增量强约束四维变分同化(incremental strong constraint four dimensional variational,I4D-Var)模块,建立了一个南海海洋同化模拟系统。首先,通过I4D-Var方法将AVISO卫星高度计资料同化到海洋数值模拟中,获得了理想的中尺度涡同化模拟结果。同化、模式模拟和观测三者的中尺度涡统计结果表明,该同化系统模拟的南海中尺度涡的路径、半径、海表高度异常和振幅等特征信息与AVISO(Archiving Validation and Interpolation of Satellite Oceanographic Data)观测结果高度吻合,同时在深度上的分析表明,涡旋对应的温度、盐度和密度均得到有效的调整。然后,将该同化系统的模拟结果做为初始场,对某一特定时段的南海中尺度涡进行了后报模拟和结果的定量化分析。通过比较后报模拟与观测资料中对应涡旋的海表面高度异常(sea surface height anomalies,SSHA)相关系数、涡心差距和半径绝对误差,证明该方案的中尺度涡后报时效至少可达10 d以上。后报实验结果验证了该中尺度涡预报方案的可行性,从而为中尺度涡的预报提供一定的理论基础和可行性方案。
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关键词
南海
中尺度涡
区域海洋模式ROMS
四维变分数据同化
预报
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职称材料
题名
四维变分同化和集合平方根滤波联合反演土壤湿度廓线的研究
被引量：
2
1
作者
李昊睿
张述文
邱崇践
张卫东
机构
兰州大学大气科学学院
中国气象局广州热带海洋气象研究所
出处
《大气科学》
CSCD
北大核心
2010年第1期193-201,共9页
基金
国家自然科学基金项目资助40775065
40475012
科技部公益性行业(气象)科研专项GYHY200806029
文摘
提出将集合平方根滤波(EnSRF)估计的预报误差协方差用于四维变分(4DVAR)的同化方案(文中称混合四维变分同化方法,简称混合方法)来反演土壤湿度廓线,该方法由两个同化时段构成:第一时段为En-SRF,第二时段为4DVAR,此种组合可以充分发挥每一同化方法的优势。通过同化表层土壤湿度观测反演土壤湿度廓线这一理想试验来验证方法的可行性,并与EnSRF和4DVAR的反演结果进行比较,结果表明,混合方法反演的分析时刻土壤湿度廓线都优于EnSRF和4DVAR的结果。与此同时,为了克服小样本在估算背景场误差协方差矩阵时出现的虚假相关对反演的干扰,提出在原有协方差矩阵中加入具有高斯指数函数成分来降低其影响;与修正前结果相比,反演的中下层(地下34～100cm)土壤湿度的均方根误差从0.036cm3/cm3降到0.016cm3/cm3,降幅为55.6%,更重要的是大大降低了部分深度处反演土壤湿度的误差,如地下90cm处误差从0.085cm3/cm3降到0.024cm3/cm3,降幅达71.8%。
关键词
土壤湿度
集合平方根滤波
四
维
变
分
混合
四维变分数据同化
Keywords
soil moisture, EnSRF, 4DVAR, hybrid four-dimensional variational data assimilation
分类号
P413 [天文地球—大气科学及气象学]
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职称材料
题名
基于四维变分同化方法的南海中尺度涡后报实验
被引量：
1
2
作者
赵军
高山
王凡
机构
中国科学院海洋研究所
中国科学院海洋环流与波动重点实验室
中国科学院大学
青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室
出处
《海洋与湖沼》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第5期1145-1159,共15页
基金
国家重点研发计划,2016YFC0301203号
国家自然科学基金项目,41676009号。
文摘
海洋中尺度涡在本质上是属于满足准地转平衡的大尺度运动,因此理论上,其在短时间内的运动将主要受到准地转平衡关系的约束,而外部强迫场的影响在短期内不会明显改变其运动特征。基于上述思想,我们提出了一种基于四维变分同化初始场的中尺度涡旋预报方案。为了检验该方案的可行性,本文使用区域海洋模式(regional ocean modeling system,ROMS)和其内建的增量强约束四维变分同化(incremental strong constraint four dimensional variational,I4D-Var)模块,建立了一个南海海洋同化模拟系统。首先,通过I4D-Var方法将AVISO卫星高度计资料同化到海洋数值模拟中,获得了理想的中尺度涡同化模拟结果。同化、模式模拟和观测三者的中尺度涡统计结果表明,该同化系统模拟的南海中尺度涡的路径、半径、海表高度异常和振幅等特征信息与AVISO(Archiving Validation and Interpolation of Satellite Oceanographic Data)观测结果高度吻合,同时在深度上的分析表明,涡旋对应的温度、盐度和密度均得到有效的调整。然后,将该同化系统的模拟结果做为初始场,对某一特定时段的南海中尺度涡进行了后报模拟和结果的定量化分析。通过比较后报模拟与观测资料中对应涡旋的海表面高度异常(sea surface height anomalies,SSHA)相关系数、涡心差距和半径绝对误差,证明该方案的中尺度涡后报时效至少可达10 d以上。后报实验结果验证了该中尺度涡预报方案的可行性,从而为中尺度涡的预报提供一定的理论基础和可行性方案。
关键词
南海
中尺度涡
区域海洋模式ROMS
四维变分数据同化
预报
Keywords
South China Sea
mesoscale eddy
regional ocean modeling system(ROMS)
4DVAR data assimilation
forecast
分类号
P731.3 [天文地球—海洋科学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
四维变分同化和集合平方根滤波联合反演土壤湿度廓线的研究
李昊睿
张述文
邱崇践
张卫东
《大气科学》
CSCD
北大核心
2010
2
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于四维变分同化方法的南海中尺度涡后报实验
赵军
高山
王凡
《海洋与湖沼》
CAS
CSCD
北大核心
2021
1
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职称材料
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