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海洋生态预报的复杂性与研究方法的讨论 总被引：1，自引：1，他引：0
海洋生态动态预报预测研究已经成为海洋科学乃至地球系统科学领域中的热点问题。比较深入地分析了海洋生态预报的复杂性、不确定性和实况监测资料严重不足等问题,为促进海洋生态预报研究的快速发展,借鉴中期数值天气预报的一些有效方法,提出以下建议：①加深理解海洋生态系统的非线性动力学特征,深入开展随机-动力耦合的海洋生态系统模型研究;②加强海洋生态集合（ensemble）预报和综合预报方法研究;③大力促进卫星遥感信息的海洋生态应用研究,加强资料同化研究和反问题研究方法的应用,努力发掘各种信息资料的预报应用。 相似文献
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土壤湿度遥感估算同化研究综述 总被引：5，自引：0，他引：5
土壤湿度是影响气候的至关重要的变量之一。利用数据同化方法反演大规模高精度土壤湿度数据是目前土壤水分研究的一个重要方向。结合国内外土壤湿度遥感估算研究现状,总结了土壤水分同化算法主要应用进程,梳理了目前实现土壤水分反演且应用广泛的陆面过程模型,Noah模型、通用陆面过程模型CLM、简单生物圈模型Si B2、北方生产力模拟模型BEPS,介绍了大范围卫星土壤水分数据集,包括陆面同化系统数据集、ASCAT数据集、AMSR-E数据集及SMOS数据集,最后探讨了遥感土壤水分同化过程中存在的问题及发展方向。 相似文献
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集合卡尔曼滤波（Ensemble Kalman Filter,EnKF）方法已广泛应用于地下水水流和污染物运移模拟相关问题的求解。但前人研究多建立在同化系统预报模型是准确的基础上,忽视了模型概化的不确定性。当模型概化不准确时,将导致预报偏差,可能带来错误的系统估计。因此,文章提出考虑模型预报偏差的迭代式集合卡尔曼滤波（Bias aware Ensemble Kalman Filter with Confirming Option,Bias-CEnKF）方法。以地下水水流数据同化为例,研究模型概化存在不确定条件下,边界条件、初始条件、源汇项概化不准确时新方法的有效性。结果表明,当预报模型概化不准确时,使用标准EnKF方法进行数据同化,可能会导致滤波发散,造成同化失败。Bias-CEnKF方法不仅保留了较好的同化性能,同时减小了参数、变量、偏差项非线性关系带来的不一致性。针对文章中4种情景,Bias-CEnKF同化获得的含水层渗透系数场以及水头场均接近真实场,且预报结果可靠。本研究进一步提升了模型概化不确定时EnKF方法的适用性,为实际野外复杂条件下地下水水流数据同化问题提供了可靠的方法。 相似文献
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地下水反应运移模型具有参数个数众多,观测数据类型多样的特点。为了探究不同类型观测数据在反应运移模拟数据同化中的数据价值,构建了三氯乙烯降解反应运移模型的理想算例,基于水头和浓度两种类型观测数据,采用集合卡尔曼滤波方法推估渗透系数和贮水系数的非均质空间分布,讨论了影响同化结果的因素。结果表明:与仅同化水头数据的结果相比,联合同化水头和浓度观测数据推估渗透系数场和贮水系数场时具有更高的精度,在观测数据拟合和模型预测方面也有更好的表现。与目前溶质运移模型、非饱和流模型等地下水模型中的研究结果相似,数据同化结果受样本数量,观测井的数量和位置的影响,合理优化布置监测井和选择样本数量可有效改善数据同化效果并提高计算效率。 相似文献
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海洋生态系统动力学浅说 总被引：4，自引：1，他引：4
讨论了海洋生态系统动力学的研究目的，任务和特点。阐述了它的基本理论问题，此外，协同性，可预报性，突变性以及稳定性是人们关切的问题也是海洋生态系统动力学理论研究的重要内容。并对海洋生态系统动力学模型及模拟的基本概念和了描述，进而说明建模时要注意抽象与简化。最后就我国开展海洋生态系统动力学研究提出了一点看法。 相似文献
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顺序数据同化的Bayes滤波框架 总被引：6，自引：2，他引：4
数据同化是在动力学模型的运行过程中不断融合新的观测信息的方法论,Bayes理论是数据同化的基石.从原理、方法和符号系统为Bayes滤波在数据同化中的应用勾勒一个统一的框架.首先对连续数据同化和顺序数据同化的各种方法做了分类,然后给出了非线性系统顺序数据同化的Bayes递推滤波形式,并在此基础上介绍了典型的顺序数据同化方法--粒子滤波和集合Kalman滤波.粒子滤波实质上是一种基于递推Bayes估计和Monte Carlo模拟的滤波方法,而集合Kalman滤波相当于一种权值相等的粒子滤波.Bayes滤波理论为顺序数据同化提供了更广义的理论框架,从基础的数学理论上揭示了数据同化的基本原理. 相似文献
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现代数值模拟技术是一种把数值模型与观测资料结合起来对地球系统状态进行理想化评估的方法。除了在数值天气预报和气候分析中发挥重要作用外，数据同化技术也被应用于气候研究的许多方面，如模式初始化、确认及最优化。主要通过几个与中国西部区域气候研究紧密相关的议题，讨论了数据同化在气候模拟中的应用。并且阐述了其将面对的挑战、潜在方法学、最新研究成果和未来发展。 相似文献
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基于水文模型的蒸散发数据同化实验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
流域蒸散发定量估算一直是水科学领域的研究前沿,水文模型和遥感反演是当前估算区域蒸散发的常用手段。研究通过数据同化,集成水文模型和遥感模型的优势,耦合遥感蒸散发到水文模型中以实现多源数据下的蒸散发数据同化。选择北京市沙河流域为研究区,分布式时变增益水文模型作为模型算子,基于集合卡尔曼滤波同化算法,利用双层遥感模型模拟的蒸散发同化水文模型,并基于地面通量站观测的日蒸散发进行验证。结果表明,同化结果与观测数据相比平均绝对百分比误差较同化前减少,精度进一步提升,且当遥感观测输入频繁时精度改善明显。研究证明基于水文模型的蒸散发数据同化系统,是一种可实现输出精度更高和时序连续的区域蒸散发的新型模式。该成果将进一步丰富创新蒸散发估算的学科内容,为准确理解区域水循环规律提供科学依据。 相似文献
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The marine environmental forecast plays an increasingly important role in economic growth and infrastructure development, and touches upon many fields and aspects, including marine security, energy resources development and protection, ocean shipping and fisheries. Global Ocean Data Assimilation Experiment (GODAE) OceanView supports the national research groups providing them with coordination and technical support among the partners. Forecasting centers develop and establish global operational ocean forecast systems. The global operational ocean forecasting system uses the ocean dynamic numerical model as the dynamic framework, and the near real-time high-quality observation input field is integrated into the model by data assimilation to realize the future environmental forecasts of the marine conditions covering the multi-time scale. The products are routinely validated with observations in order to assess their quality. This paper briefly introduced and reviewed the development process and current situation of the global ocean forecasting system covered by GODAE OceanView, and outlined the future development of global ocean forecasting. 相似文献
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海水硝酸盐氮、氧同位素组成研究进展 总被引：2，自引：0，他引：2
海洋中氮的生物地球化学循环影响着海洋生态系统的结构和功能,并和全球气候变化有着密切的联系,一直是海洋科学研究的重点和热点。海水硝酸盐的15N/14N和18O/16O比值可以反映海洋中氮循环的主要过程,因而成为研究海洋氮循环的一个重要手段。综述海水硝酸盐氮、氧同位素组成的测定方法,同化吸收作用、硝化作用、反硝化作用、生物固氮作用等氮循环过程所导致的氮、氧同位素分馏及其在海洋学研究中的应用。海洋生态系中硝酸盐氮、氧同位素的分布可以提供支持生物生产力的氮来源信息,以及氮在不同储库迁移转化的路径与机制。未来的研究需要发展适用于低含量硝酸盐的同位素测量方法,构筑海洋氮的收支平衡,掌握影响上层海洋硝酸盐氮、氧同位素变化的过程,获取全球海域有关硝酸盐氮、氧同位素组成的更多数据。 相似文献
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This paper is an introduction to a new project of the national basic research program of China, “Upper Ocean Response Feedback Mechanisms to Typhoon”. The importance and necessity of this project, regarding the national interests, are discussed at the beginning. Then, the ocean typhoon interaction is proposed as a cutting-edge research topic, in terms of the physical mechanism, data assimilation method, and forecast technique. Latest research progresses are reviewed on the oceanic response and feedback to typhoon, the large scale interaction between the ocean and typhoon, the multi source ocean data assimilation related to typhoon, and typhoon forecast model. Finally, the key scientific questions and the major research contents are presented. bstract: This paper is an introduction to a new project of the national basic research program of China, “Upper Ocean Response and Feedback Mechanisms to Typhoon”. The importance and necessity of this project, regarding the national interests, are discussed at the beginning. Then, the ocean typhoon interaction is proposed as a cutting-edge research topic, in terms of the physical mechanism, data assimilation method, and forecast technique. Latest research progresses are reviewed on the oceanic response and feedback to typhoon, the large scale interaction between the ocean and typhoon, the multi source ocean data assimilation related to typhoon, and typhoon forecast model. Finally, the key scientific questions and the major research contents are presented. 相似文献
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As the largest ecosystems of the earth, marine ecosystem provides many types of ecosystem service to human. More than 60% of the global population lives the coastal area. A healthy ocean is critical to our economy, health and way of life. However, with rapid population growth and densely inhabited coastal areas, our dependence on marine resources is greater than ever. The overuse and mismanagement of ecosystem services have placed great pressure on marine systems, thereby threatening the future of marine ecosystems, and the services they provide. With anthropogenic pressures increasing in coastal cities, adopting ecosystem-based management frameworks that minimize impacts on marine environments while allowing for sustainable development is critical. Marine Ecosystem-Based Management seeks to manage marine resources in ways that protect ecosystem health while providing the ecosystem services needed by people. Rather than focusing solely on a single species or resource, MEBM incorporates science and balances the demands of user groups in a manner that produces management strategies that are more likely to be sustainable than traditional approaches. The definition, principles and framework were discussed in this paper based on the summary of literature, and two examples were introduced. Last, some suggestions were put forward to marine ecosystem management for ocean ecosystem and for healthy coastal resources sustainable utilization. 相似文献
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基于生态系统的海洋管理理论与实践 总被引：2，自引：0，他引：2
海洋孕育了丰富的生态系统服务功能,包括为人类提供多种海产食物、净化海洋环境和提供宜人景观及发展空间等。随着工程科技水平的提高,人类对海洋资源和空间的开发利用越来越多、越来越快,对海洋生态系统的影响也越来越大,这一问题在我国尤为突出。近20年来一些发达国家通过推行基于生态系统的海洋管理(MEBM),在海洋生态系统的框架下规范和管理开发活动,特别是在解决区域性海洋管理问题方面取得了一定成效,值得我们借鉴。概述了海洋生态系统及其服务功能,回顾了海洋开发中存在的问题以及MEBM的发展历程,系统阐述了MEBM的原则和措施,剖析了国内外MEBM的成功案例,探讨了在中国实施MEBM的必要性和前提条件。近年来,我国依据海洋功能区划来管理海洋开发已取得一定的成果。建议以此为基础,强化相关生态科学研究及相应技术和法规支撑,从而为我国海洋经济可持续发展提供保障。 相似文献
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Yann Leredde Christine Lauer-Leredde Frédéric Diaz 《Comptes Rendus Geoscience》2005,337(12):1055-1064
A variational data assimilation method is applied to a simplified marine ecosystem model of NPZ (Nutrient Phytoplankton Zooplankton) type, which implies five parameters. The method allows us to optimise these parameters by an iterative process of minimisation of a cost function which quantifies the quadratic discrepancy between observations and simulation results. The first part of this note describes how to obtain the adjoint model of the NPZ model allowing us to compute the gradient of the cost function relative to the parameters. Two experiments of artificial data assimilation then show the efficiency of this method, but also its limitations because of non-linearities and sensitivity problems of the model relative to the parameters. To cite this article: Y. Leredde et al., C. R. Geoscience 337 (2005). 相似文献
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海洋生态系统动力学研究与海洋生物资源可持续利用 总被引：22，自引：5，他引：22
围绕国家重点基础研究发展规划（973）项目“东、黄海生态系统动力学与生物资源可持续利用”，介绍了海洋生态系统动力学研究对我国社会与科技发展的意义、研究现状和发展趋势、拟解决的关键科学问题以及实施计划。该项研究的最终目标是弄清我国近海海洋生态系统的结构、功能及其服务与产出，量化其动态变化及生态容纳量，预测生物资源的补充量，寻求可持续开发利用海洋生态系统的途径。使集中多种机制于一体并具陆架特色的我国近海生态系统力学理论体系和研究队伍进行国际先进行列。 相似文献
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根据陆海相互作用的观点,黄河流域、黄河干流、河口三角洲及其邻近海区的生态环境相互联系,组成了一个有机的生态系统链,可称为黄河-渤海生态系统。黄河流域的降水量、土壤植被条件使黄河干流具有水少沙多、水沙异源和水资源缺乏的特征。干流入海水、沙通量变化影响了黄河三角洲地区的侵蚀、堆积和发育过程。黄河物质入海后在河口及邻近海域形成了具有高生产力的生态环境和著名的渔场。据此绘出了黄河-渤海生态环境内各环节相互联系的概念模式图,并提出了黄河流域大面积水土保持和南水北调工程逐步展开等新环境下,本区陆海相互作用的研究方向。 相似文献
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我国海洋生态系统服务功能及其价值评估研究计划 总被引：24，自引：0，他引：24
国家海洋局于2005年启动了为期5年“海洋生态系统服务功能及其价值评估”研究计划。该计划的目标是建立具有我国海洋生态特征,适应我国社会经济发展水平的海洋生态系统服务功能定量模型和服务价值计算方法,并基于GIS技术开发生态系统服务价值评估系统,应用于评估渤海、黄海、东海和南海四大生态系统的服务价值和11个沿海省市区的近海服务价值,同时评估赤潮、病原生物和外来种导致的海洋生态系统服务价值损失,为实现人海和谐的海洋开发产业布局和用海活动提供定量评估技术支持,为基于生态系统的海洋管理提供理论支撑。目前,该计划已经建立了我国海洋生态系统服务功能分类体系、服务功能量化指标和服务价值计算指标体系,完成评估软件系统的设计。 相似文献