Algorithm Studies on How to Obtain a Conditional Nonlinear Optimal Perturbation (CNOP)     

SUN Guodong  MU Mu  ZHANG Yale 《大气科学进展》2010,27(6):1311-1321

The conditional nonlinear optimal perturbation (CNOP), which is a nonlinear generalization of the linear singular vector (LSV), is applied in important problems of atmospheric and oceanic sciences, including ENSO predictability, targeted observations, and ensemble forecast. In this study, we investigate the computational cost of obtaining the CNOP by several methods. Differences and similarities, in terms of the computational error and cost in obtaining the CNOP, are compared among the sequential quadratic programming (SQP) algorithm, the limited memory Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno (L-BFGS) algorithm, and the spectral projected gradients (SPG2) algorithm. A theoretical grassland ecosystem model and the classical Lorenz model are used as examples. Numerical results demonstrate that the computational error is acceptable with all three algorithms. The computational cost to obtain the CNOP is reduced by using the SQP algorithm. The experimental results also reveal that the L-BFGS algorithm is the most effective algorithm among the three optimization algorithms for obtaining the CNOP. The numerical results suggest a new approach and algorithm for obtaining the CNOP for a large-scale optimization problem.  相似文献   

边界层温度廓线遥感反演的本地化改进研究     

张杰  张强  李俊 《气象学报》2010,68(2):207-216

采用MODIS资料和美国发展的MODIS大气温、湿度廓线统计反演算法,估算大气温度、湿度廓线作为初始场,应用101层快速透过率模式(PFAAST)估算了大气透过率,并采用Newton非线性迭代算法反演中国西北荒漠戈壁地区大气温度廓线。结果表明:该方法对边界层高度及以上部分的大气温度反演得比较好,误差基本都在2 K范围内,边界层范围内的温度反演误差较大,反演误差与气溶胶光学厚度增量和地表温度估算误差呈显著正相关关系,与大气水汽混合比的关系较差。文中从敏感性试验和理论分析角度阐述了地表温度和气溶胶光学厚度估算误差对大气温度反演误差的影响,发现不同光谱波段的地表温度权重均随地表温度的增加有不同程度增加,地表温度反演误差增加将增加地表温度权重,提高地表温度估算误差有助于提高地表温度权重的精度;荒漠戈壁地区大气边界层中气溶胶浓度较高,光学厚度较大,使边界层大气透过率降低,进而降低卫星红外遥感波段的地表温度权重和空气温度权重。由于该模式没有很好地考虑边界层中沙尘气溶胶的影响,使卫星反演的大气透过率偏高,以至于高估地表温度权重和大气温度权重,使得反演的表面温度和空气温度偏低。该研究结合太阳光度计获得的光学厚度资料,采用统计方法对气溶胶效应引起的大气透过率误差和表面温度估算误差进行校正,并对物理算法进行本地化改进,实现了边界层温度廓线的反演。  相似文献   

地面资料在侦测暴雨天气过程中的应用   总被引：3，自引：0，他引：3  

马文彦  冯新  杨芙蓉 《气象》2010,36(1):41-48

利用地面常规观测资料和自动站加密温度资料以及卫星云图资料,分析了2005年7月6—7日和7月9—10日发生在江淮流域及其附近的两次暴雨过程的地面要素分布特征,发现强降水带分布在非锋性斜压带和斜压槽附近。然后利用NCEP再分析资料,用第二类热成风螺旋度和非地转湿矢量诊断解释了非锋性斜压带和斜压槽产生强降水的动力机制,结果表明在地面非锋性斜压带和斜压槽处易发生锋生和斜压现象,从而诱发强降水。  相似文献   

集合预报产品在台风麦莎预报中的应用   总被引：3，自引：1，他引：2  

刘家峻  张立凤  关吉平  李荔珊  费增坪 《气象》2010,36(5):21-31

为了提高集合预报效果,利用T106L19全球谱模式和增长模繁殖法对台风麦莎制作了13个成员的集合预报,并对其结果进行集合预报产品解释应用研究。首先在离散距离分簇法中,引入方差分析的方法确定分簇基础,然后对集合预报的形势场进行了分簇,相对于以往采用96小时样本为分簇基础进行分簇的方法,分簇效果提高明显,分簇结果能给出台风移动的几种可能路径及其概率;其次对要素随时间的演变利用系统聚类法进行了分类,根据分簇平均图可以确定几个可能的台风登陆地点,制作了这些特殊点要素分类烟羽图,通过分析要素随时间的演变特征,提高对台风登陆地点和时间的预报精度;最后制作了盒须图,通过盒须图中数据组主体以外的数据点,确认出值得注意的一些特殊集合成员的预报结果,减少了小概率事件的漏报率。研究结果表明,将方差分析引入离散距离分簇法,要素烟羽聚类法以及盒须图的应用有利于提高和改善集合预报效果,集合预报产品解释应用效果得到改进。  相似文献   

风暴单体识别与跟踪(SCIT)算法评估   总被引：3，自引：0，他引：3  

王芬  李腹广  张辉 《气象》2010,36(12):128-133

利用兴义新一代多普勒天气雷达复合体扫资料及WSR-88D提供的风暴单体识别与跟踪(SCIT)算法对2007-2008年发生在贵州省黔西南地区的40次天气过程个例进行验证、分析,分别从单体识别、单体跟踪评估、单体位置预报、单体算法评估效果与季节关系分析、单体算法评估效果与距离关系分析、冰雹暴雨评估对比分析6个方面进行评估、分析。在充分考虑了当地地理环境、气候背景的前提下对算法评估不太理想的情况进行了误差分析,并进行了算法补偿,提出了解决的办法,一是降低识别阈值,将SCIT的7个反射率阈值降低一个等级,二是提取反射率因子垂直梯度,用上述两个改进方法对2007-2008年的40次天气过程重新进行评估,并与算法改进前的评估效果进行对比检验,结果表明,算法改进后评估效果有所提高。  相似文献   

基于多雷达三维插值格点强冰雹诊断因子的强冰雹识别方法   总被引：2，自引：1，他引：1       下载免费PDF全文

王瑾  李明元  汪华 《高原气象》2010,29(6):1533-1545

为解决单部雷达强冰雹识别产品在雷达的探测范围、雷达的静锥区以及与基于格点的近风暴环境因子的融合上存在局限性的问题,本文建立了雷达反射率因子的三维局部空间插值及多部雷达拼图方法;类似于SCIT算法的风暴单体的VIL及SHI等冰雹识别参数的计算,基于多部雷达三维插值拼图数据集,实现了格点VIL、SHI、POH和POSH等算法,建立了基于三维格点的多部雷达强冰雹识别参数因子、风暴数值模拟的近风暴环境因子(0°层及-20°层高度)为识别参数的冰雹识别算法。为确定适合于贵州地区的冰雹识别阈值,使用贵州504个防雹炮点的冰雹观测资料及贵州2005年和2006年8次贵阳、遵义雷达站冰雹个例观测资料,建立了冰雹算法校验数据库;通过对降雹校验数据库的统计分析,建立了适于贵州地区VOD与冻结层高度统计关系式,确立了VIL密度产品的强冰雹判别阈值,并通过对WTSM的调整,改进了原来的POSH算法,在贵州西北部到中部一线的一次强冰雹过程中对强降雹区的识别效果较好。  相似文献   

一种各向异性虚拟人脑图像分割模型     

王顺凤  罗春燕 《南京气象学院学报》2010,(2):113-117

虚拟人脑部组织脑的提取已经成为虚拟人脑数据分析的一个重要环节,但由于图像噪声、下层数据等因素的影响,传统方法得不到较好结果．首先利用ＲＧＢ,ＨＳＬ,ＨＳＶ空间信息构造新的信息场,该信息场可以降低下层数据的影响;再利用结构张量信息构造各向异性Ｇｉｂｂｓ场,降低噪声的影响;利用各向异性Ｇｉｂｂｓ场改进的ＦＣＭ模型对图像进行分割,以降低颜色强度不均匀现象导致的误差．实验表明,该方法可以得到较好的分割结果．  相似文献   

一种特征可控的图像检索方法     

陈文兵  王伟王霞 《南京气象学院学报》2010,(2):124-128

提出了一种新的图像检索方法,它利用图像颜色特征和空间特征的加权平均作为图像的相似性度量．与目前常用的图像检索方法相比,该算法在查精度及查全度两个指标上均有明显的提高,且对结构相似但颜色完全不同的图像也能够有效地进行检索．同时,由于特征加权因子的可调节性使得所设计的系统可根据用户检索所反馈的信息进行调节及控制．  相似文献   

基于EPGA的FIR滤波器设计与仿真     

刘建成  邹应全徐伟 《南京气象学院学报》2010,(5):400-404

介绍了数字滤波器理论及其常见实 现方法的基础,提出了一种基于EPGA的高效实现方案''该方案采用对称结构,加法、乘法运算和级联技术,利EPGA 芯片Maxplus软件对该方案进行了仿 真验证。结果表明基于EPGA的实现方案速度快、实时性好%节省硬件资源,具有重要的工程应用价值。  相似文献   

用灰色聚类法评定地震烈度          下载免费PDF全文

乌统昱  庄亚娜 《地震学报》1990,12(2):194-203

本文介绍了用灰色聚类法对最具有工程意义的Ⅵ-ⅩⅠ度烈度进行评定的方法.一般说来,在Ⅵ-ⅩⅠ度的烈度范围内,房屋的破坏现象是评定烈度的主要标志.因此,笔者把Ⅵ-ⅩⅠ度烈度分成六类,把房屋破坏现象分成轻损、损坏、破坏和倾倒四种,以此为聚类指标.为了使指标定量化,对每一指标进行了评分,同时把欲调查的地区作为聚类对象.再根据实际样本进行灰色聚类后,便可判断震后某地的地震烈度属于几度.从房屋破坏现象评定烈度这一点出发,本文还提出了考虑其它因素的一般的评定烈度的方法.此外,还对几个实际震例作了具体的计算.结果表明,用灰色聚类法评定地震烈度是简单可行的.   相似文献