Assimilating the LAI Data to the VEGAS Model Using the Local Ensemble Transform Kalman Filter: An Observing System Simulation Experiment          下载免费PDF全文

JIA Bing-Hao  Ning ZENG  XIE Zheng-Hui 《大气和海洋科学快报》2014,(4):314-319

Information on the spatial and temporal pat- terns of surface carbon flux is crucial to understanding of source/sink mechanisms and projection of future atmospheric CO2 concentrations and climate. This study presents the construction and implementation of a terrestrial carbon cycle data assimilation system based on a dynamic vegetation and terrestrial carbon model Vegetation-Global-Atmosphere-Soil （VEGAS） with an advanced assimilation algorithm, the local ensemble transform Kalman filter （LETKF, hereafter LETKF-VEGAS）. An observing system simulation experiment （OSSE） framework was designed to evaluate the reliability of this system, and numerical experiments conducted by the OSSE using leaf area index （LAI） observations suggest that the LETKF -VEGAS can improve the estimations of leaf carbon pool and LAI significantly, with reduced root mean square errors and increased correlation coefficients with true values, as compared to a control run without assimilation. Furthermore, the LETKF-VEGAS has the potential to provide more accurate estimations of the net primary productivity （NPP） and carbon flux to atmosphere （CFta）.  相似文献   

基于ROMS模式利用集合最优插值同化沿轨海表面高度异常数据的研究   总被引：2，自引：1，他引：1  

LYU Guokun  WANG Hui  ZHU Jiang  WANG Dakui  XIE Jiping  LIU Guimei 《海洋学报(英文版)》2014,33(7):72-82

The ensemble optimal interpolation （EnOI） is applied to the regional ocean modeling system （ROMS） with the ability to assimilate the along-track sea level anomaly （TSLA）. This system is tested with an eddy-resolving system of the South China Sea （SCS）. Background errors are derived from a running seasonal ensemble to account for the seasonal variability within the SCS. A fifth-order localization function with a 250 km localization radius is chosen to reduce the negative effects of sampling errors. The data assimilation system is tested from January 2004 to December 2006. The results show that the root mean square deviation （RMSD） of the sea level anomaly decreased from 10.57 to 6.70 cm, which represents a 36.6% reduction of error. The data assimilation reduces error for temperature within the upper 800 m and for salinity within the upper 200 m, although error degrades slightly at deeper depths. Surface currents are in better agreement with trajectories of surface drifters after data assimilation. The variance of sea level improves significantly in terms of both the amplitude and position of the strong and weak variance regions after assimilating TSLA. Results with AGE error （AGE） perform better than no AGE error （NoAGE） when considering the improvements of the temperature and the salinity. Furthermore, reasons for the extremely strong variability in the northern SCS in high resolution models are investigated. The results demonstrate that the strong variability of sea level in the high resolution model is caused by an extremely strong Kuroshio intrusion. Therefore, it is demonstrated that it is necessary to assimilate the TSLA in order to better simulate the SCS with high resolution models.  相似文献   

探空观测黑名单检查在变分同化系统中的应用   总被引：2，自引：1，他引：1       下载免费PDF全文

庄照荣  薛纪善  韩威  刘艳 《应用气象学报》2014,25(3):274-283

针对探空观测资料使用造成的某些区域GRAPES分析场存在虚假的高、低压系统问题,该文通过对比全球探空资料的位势高度观测与NCEP分析场,统计站点中观测质量较差的时次出现频数,确定探空位势高度观测黑名单。研究表明:500 hPa在印度地区、北大西洋和南极洲附近的探空位势高度观测与NCEP分析场的均方根误差在30 gpm以上的站点较多,且位势高度观测不可靠观测比率为20%以上的站点主要集中这些区域,以上观测站均列入黑名单。文中在GRAPES全球三维变分分析场的质量控制中加入探空位势高度观测黑名单检查,通过6 h分析预报循环试验表明:探空位势高度观测黑名单检查能有效提高分析场质量,GRAPES位势高度分析场在南极洲附近和印度地区有所改善。  相似文献   

掩星弯角资料同化在一次暴雨过程中的应用   总被引：1，自引：0，他引：1  

余江林  寇正  项杰  丁鹏飞 《湖北气象》2014,(2):181-186

使用GPS掩星弯角资料和NCEP预报场资料,采用GSI(Grid-point Statistical Interpolation)变分同化系统,对同化掩星弯角资料前后的分析场以及数值预报结果进行详细比较,分析了弯角资料同化对2012年7月21日北京特大暴雨预报结果的影响。结果表明,同化掩星弯角资料对初始场中的温度、湿度产生明显影响,500 hPa和700 hPa温度调整中心量值达到0.5℃和-0.6℃,700 hPa湿度调整中心最大量值达-0.14 kg·kg-1;同化过程改变了强降水发生前流场结构,明显提高了强降水中心位置、雨带走向及范围、降水强度的预报准确性;由降水TS评分可知,200 mm以上大暴雨模拟改善效果明显,但对弱降水预报效果较差。  相似文献   

伟晶质岩浆的同化混染与分离结晶(AFC)作用及铀成矿效应:以纳米比亚湖山铀矿为例     

黄冉笑  王果胜  袁国礼  邱坤峰  Hounkpe Jechonias BIDOSSESSI 《地学前缘》2022,29(1):377-402

纳米比亚湖山铀矿位于达马拉造山带的中央南部地区,工业铀矿物为晶质铀矿,属于伟晶岩型铀矿床。关于不同矿石中铀元素的富集与沉淀机制还存在一定争议。为了揭示伟晶质岩浆演化与铀矿化作用的关系,本文对矿区内不同矿物组成的伟晶岩型矿石开展了岩石和矿物地球化学研究。野外及镜下鉴定结果显示,矿化伟晶岩可以分为“简单类型”矿体和“复杂类型”矿体。前者具有正常的花岗伟晶结构,晶质铀矿均匀分布于造岩矿物之间,矿化程度低到中等;后者表现出非均匀的结构特征,且矿化程度极高,晶质铀矿在成因上与大量黑云母团块有明显的空间联系。地球化学研究表明:在“简单类型”伟晶岩中,铀元素主要通过伟晶质岩浆的分离结晶作用富集;“复杂类型”伟晶质岩浆的演化则明显受控于同化混染作用,其铀矿化为岩浆同化混染与分离结晶(assimilation-fractional crystallization,AFC)作用产物。具体而言,外来基性组分(FeO,MgO,TiO₂,MnO)的混入导致“复杂类型”熔体中矿物的结晶顺序发生改变,长石类矿物的“延后”结晶为黑云母提供了更加有利的结晶空间和条件,促使黑云母以团块状聚集的形式产出。黑云母的大量析出会引发残余岩浆中UF_m^4-m络合物的水解,导致晶质铀矿在团块黑云母内部或周围沉淀。因此,本文有关“简单类型”和“复杂类型”产铀伟晶岩的研究,有效地揭示了岩浆演化过程与铀矿化机制,丰富了伟晶岩型铀矿床理论,为后期勘查开发提供了科学依据。  相似文献   

不同时期土地利用空间数据同化方法     

张合兵  王育红  郭增长 《测绘科学》2015,40(6):72-76

针对不同时期土地利用空间数据之间的差异以及常用软件的不足,该文基于空间数据同化基本理论及策略,提出了FME与ArcGIS联合的不同时期土地利用空间数据同化方法。详细阐述了该方法的实施步骤及相关原理,并进行了初步的实验验证。实验结果表明,所提方法能够快速高效地消除不同时期土地利用数据之间在数据格式、数据语义、坐标系统等方面的差异,提高数据之间的协调一致性。该研究为不同时期土地利用空间数据的综合应用与分析提供了参考。  相似文献   

GRAPES区域扰动预报模式动力框架设计及检验     

冯业荣  薛纪善  陈德辉  吴凯昕 《气象学报》2020,78(5):805-815

设计了适用于四维变分同化系统的扰动预报模式GRAPES_PF。根据GRAPES的地形追随坐标非静力原始方程组,采用小扰动分离方法推导微分形式的线性扰动预报方程组,并利用与GRAPES非线性模式相似的数值求解方案求解线性扰动微分方程组。在设计扰动预报模式时采用了两个时间层半隐式半拉格朗日方案对动量方程、热力学方程、水汽方程和连续方程进行时间差分,空间差分方案的变量分布水平方向采用Arakawa C跳点网格,垂直方向采用Charney/Phillips跳层。利用代数消元法进一步推导得到只包含未来时刻扰动Exner气压的亥姆霍兹方程,进而通过广义共轭余差法（GCR）求解,在此基础上得到未来时刻扰动量的预报值。基于所开发的扰动模式开展了数值试验。首先在非线性模式中施加一个中尺度初始扰动高压,得到初始扰动在非线性模式中的后续演变,然后将相同的初始扰动作为扰动模式的初值进行时间积分,将扰动模式预报的结果与非线性模式的结果做了对比。结果表明,所开发的扰动模式GRAPES_PF较好地模拟了惯性重力内波的传播过程:初始高压扰动激发了一个迅速向外传播的惯性重力内波,在气压场向风场适应的过程中,水平风场、垂直运动、位温和湿度等变量均出现了扰动增量,与非线性模式得到的结果相当接近。GRAPES_PF作为GRAPES非线性模式的合理线性模式为建立基于线性扰动预报的区域四维变分同化系统奠定了科学基础。   相似文献   

雷达资料同化对一次浙江初春罕见飑线过程数值模拟的影响分析     

陈锋  董美莹  苏涛  冀春晓 《气象》2020,46(4):462-477

以2018年3月4日影响浙江的初春罕见飑线过程为例,利用WRF模式与GSI-3DVar同化系统开展了雷达资料同化对重大强对流天气的影响研究,分析了雷达资料同化对此次飑线过程的模拟改进作用和可能影响过程,对比了雷达反射率因子和雷达径向速度的同化效果,探讨了不同数量和位置的雷达资料同化对模拟效果的影响。结果表明:雷达资料(尤其是反射率因子)同化有效改善了飑线边界层特征的模拟,从而改进了模式对飑线过程中组合反射率因子、降水、大风等发展演变的模拟效果。雷达反射率因子同化通过直接调整水凝物质含量,修正风暴中降水模拟及由此引起的蒸发冷却,形成更接近实况的强冷池,进而产生了比雷达径向速度同化更大的正贡献。相对于同化非关键区域的雷达资料,同化飑线过程上游关键区域的雷达观测所包含的重要中小尺度信息,对飑线过程模拟效果提升更为重要。  相似文献   

雷达资料同化对江西东北部一次弓形回波过程模拟的影响     

曹倩  雷桂莲 《气象与减灾研究》2020,43(1):9-21

利用雷达观测资料和FNL1°×1°再分析资料,采用中尺度WRF模式及其3DVar同化系统,探讨了同化多普勒雷达径向速度和反射率因子对2016年4月3日出现在江西景德镇的一次弓形回波过程模拟的改进效果及其影响途径。结果表明:1)只同化雷达径向速度或反射率因子均能改进模式对弓形回波的模拟效果,但同化雷达径向速度改进效果更好;同时同化两种资料改进效果最佳。2)雷达径向速度同化通过直接调整风场,进而引起水汽输送和水凝物凝结、凝华等微物理过程变化,对动力场和热力场都有一定调整;雷达反射率同化是首先将雷达反射率因子反演成雨水、雪和霰粒子混合比,能够调整水凝物场,但是当没有协调动力条件配合时,模式将不吸收这部分资料,对水汽场和动力场都没有明显改善;同时同化两种资料,能够综合调整动力场、热力场和水汽场,得到动力、热力和水汽协调的最优初始场。3)同化反射率资料只在积分初期模拟效果好,随着积分时间延长,ETS评分迅速降低;同化径向速度资料,积分初期效果不如同化反射率资料,但预报效果稳定;同时同化雷达反射率和径向速度模拟结果最好,在整个积分阶段ETS评分均为最高。  相似文献   

雷达反射率资料的三维变分同化研究   总被引：6，自引：3，他引：3  

范水勇  王洪利  陈敏  高华 《气象学报》2013,71(3):527-537

应用天气研究和预报模式(WRF)三维变分系统中一种新的雷达反射率资料间接同化方法来进行反射率资料的三维变分同化研究,评估雷达反射率资料对夏季短时定量降水预报的作用.该方法不直接同化雷达反射率资料,而是同化由反射率资料反演出的雨水和估计的水汽.以2009年夏季北京地区发生的4次强降水过程为例,考察了北京市气象局业务运行的快速更新循环同化预报系统对京津冀地区雷达网的雷达反射率资料的同化性能以及雷达反射率资料和径向风资料同时同化的效果.数值试验结果表明:(1)同化反演雨水或水汽都能改善降水预报,但同化反演水汽对降水预报效果的改善起了更重要的作用;(2)同化反射率资料能极大地提高短时降水预报的效果,其稳定的正面效果可以延伸到6h的预报时效,而同化径向风资料不能得到稳定的正效果;(3)同化雷达资料时,应用快速更新循环同化预报系统是提高短时定量降水预报的一个有效途径.  相似文献