集合卡尔曼滤波同化中雷达位置的敏感性研究     

乔小湜  闵锦忠  王世璋 《气象学报》2016,74(5):796-814

针对对流尺度集合卡尔曼滤波（EnKF）雷达资料同化中雷达位置对同化的影响进行研究。为了考察强对流出现在雷达不同方位时集合卡尔曼滤波同化雷达资料的能力,以一个理想风暴为例,设计了8个均匀分布在模拟区域周围的模拟雷达进行试验。单雷达同化试验中,初期同化对雷达位置较敏感,而十几个循环后对雷达方位的敏感性降低。造成初期同化效果较差的雷达观测位于模拟区域正南和正北方向,这两部雷达与模拟区域中心的连线垂直于风暴移动方向（即环境气流的方向）。双雷达试验的结果表明,正东、正南、正西和正北方向的雷达组合观测会使同化初期误差较大,这说明并不是所有与风暴连线成90°的雷达组合都能在短时同化中得到合理的分析结果,还需要都处于模拟区域对角线上（即与环境气流成45°夹角）,同化效果才较好。短时同化后的确定性预报结果表明,较大分析误差也会导致较大预报误差。这些分析误差主要是由于同化初期不准确的集合平均场驱动出的不合理的背景误差协方差造成的。当背景场随着同化循环得到改进后,驱动出的合理的背景误差协方差使得不同位置雷达同化造成的差异逐步减小。基于上述结果,引入迭代集合均方根滤波（iEnSRF）算法,结果显示使用该算法后,雷达位置对同化效果的影响减小,同化不同位置的雷达资料均能有效降低分析和预报误差。   相似文献   

变分同化框架通过背景误差协方差构建动力平衡约束的研究进展   总被引：1，自引：1，他引：0  

王瑞春  龚建东 《气象》2016,42(9):1033-1044

通过背景误差协方差构建动力平衡约束是变分同化框架设计的重要环节。它不仅帮助实现变量间的协同分析,提高观测使用效率,还能改善变分极小化问题的性状。本文在系统梳理通过背景误差协方差引入动力平衡约束的方式、流程的基础上,对求解目前全球和有限区域变分同化系统普遍采用的准地转平衡和静力平衡约束的共性问题和存在的不足作了归纳总结。分析了求解准地转平衡约束的三类方案:动力平衡方程方案、统计方案和动力-统计相结合方案的优缺点。对照比较了不同垂直离散方案下求解静力平衡约束时遇到的欠定问题的表现以及解决途径。最后,展望了基于背景误差协方差构建动力平衡约束在赤道等特殊地区、高分辨率同化系统、以及集合-变分混合同化系统发展中面临的挑战和机遇。  相似文献   

EnSRF雷达资料同化在一次飑线过程中的应用研究   总被引：3，自引：1，他引：2  

高士博  闵锦忠  黄丹莲 《大气科学》2016,40(6):1127-1142

本文利用包含复杂冰相微物理过程的WRF（Weather Research and Forecasting）模式,针对2007年4月23日发生在我国华南地区的一次典型飑线天气过程,分别进行了确定性预报和集合预报试验,发现确定性预报能大致捕捉到飑线系统的发生发展过程,但对飑线后部的层云区模拟效果较差。集合预报能够有效地减少模式的不确定性,大部分集合成员对飑线的模拟效果优于确定性预报。进一步将集合预报得到的40个成员作为背景场,采用EnSRF（Ensemble Square Root Filter）同化多普勒天气雷达资料,并将分析得到的集合作为初始场进行集合预报,通过与未同化雷达资料的集合对比,考察了EnSRF同化多部雷达资料对飑线系统的影响。结果表明:EnSRF雷达资料同化增加了模式初始场的中小尺度信息,大部分集合成员的分析场能够较准确地再现飑线的热力场、动力场和微物理场的细致特征,并且模拟出飑线后部的层云结构。通过对EnSRF分析的集合进行模拟发现,大部分集合成员较未同化雷达资料时模拟效果有明显改善。同化后的集合预报ETS（Equitable Threat Score）评分最高,其次是未同化的集合预报,确定性预报的最低。  相似文献   

Hybrid ETKF-3DVAR方法同化多普勒雷达速度观测资料Ⅰ:模拟资料试验          下载免费PDF全文

沈菲菲  闵锦忠  许冬梅  张冰 《大气科学学报》2016,39(1):81-89

利用WRF(Weather research and forecasting)模式及模式模拟的资料,采用Hybrid ETKF-3DVAR(ensemble transform Kalman filter-three-dimensional variational data assimilation)方法同化模拟雷达观测资料。该混合同化方法将集合转换卡尔曼滤波(ensemble transform Kalman filter)得到的集合样本扰动通过转换矩阵直接作用到背景场上,利用顺序滤波的思想得到分析扰动场;然后通过增加额外控制变量的方式把"流依赖"的集合协方差信息引入到变分目标函数中去,在3DVAR框架基础下与观测数据进行融合,从而给出分析场的最优估计。试验结果表明,Hybrid ETKF-3DVAR同化方法相比传统3DVAR可以提供更为准确的分析场,Hybrid方法雷达资料初始化模拟的台风涡旋结构与位置比3DVAR更加接近"真实场",对台风路径预报也有明显改进。通过对比Hybrid S试验与Hybrid F试验发现,Hybrid的正效果主要来源于混合背景误差协方差中的"流依赖"信息,集合平均场代替确定性背景场带来的效果并不显著。  相似文献   

Estimating winter wheat biomass by assimilating leaf area index derived from fusion of Landsat-8 and MODIS data     

《International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation》2016

A sufficient number of satellite acquisitions in a growing season are essential for deriving agronomic indicators, such as green leaf area index (GLAI), to be assimilated into crop models for crop productivity estimation. However, for most high resolution orbital optical satellites, it is often difficult to obtain images frequently due to their long revisit cycles and unfavorable weather conditions. Data fusion algorithms, such as the Spatial and Temporal Adaptive Reflectance Fusion Model (STARFM) and the Enhanced STARFM (ESTARFM), have been developed to generate synthetic data with high spatial and temporal resolution to address this issue. In this study, we evaluated the approach of assimilating GLAI into the Simple Algorithm for Yield Estimation model (SAFY) for winter wheat biomass estimation. GLAI was estimated using the two-band Enhanced Vegetation Index (EVI2) derived from data acquired by the Operational Land Imager (OLI) onboard the Landsat-8 and a fusion dataset generated by blending the Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) data and the OLI data using the STARFM and ESTARFM models. The fusion dataset had the temporal resolution of the MODIS data and the spatial resolution of the OLI data. Key parameters of the SAFY model were optimised through assimilation of the estimated GLAI into the crop model using the Shuffled Complex Evolution-University of Arizona (SCE-UA) algorithm. A good agreement was achieved between the estimated and field measured biomass by assimilating the GLAI derived from the OLI data (GLAI_L) alone (R² = 0.77 and RMSE = 231 g m⁻²). Assimilation of GLAI derived from the fusion dataset (GLAI_F) resulted in a R² of 0.71 and RMSE of 193 g m⁻² while assimilating the combination of GLAI_L and GLAI_F led to further improvements (R² = 0.76 and RMSE = 176 g m⁻²). Our results demonstrated the potential of using the fusion algorithms to improve crop growth monitoring and crop productivity estimation when the number of high resolution remote sensing data acquisitions is limited.  相似文献   

基于有理多项式模型的GF4卫星区域影像平差处理方法及精度验证     

皮英冬  杨博  李欣 《测绘学报》2016,45(12):1448-1454

分析了我国首颗静止轨道光学遥感卫星高分四号(GF4)特有的区域成像模式的几何特性,基于静止轨道成像基高比较小的几何特性提出一种利用平均高程面的区域网平差方法。该方法针对GF4卫星影像构建了基于有理多项式模型RFM的区域网平差模型,并在无控制条件下,对GF4卫星区域影像进行区域网平差处理,解决了GF4号区域影像由于定轨误差、定姿误差、大气折光以及镜头畸变等因素导致的拼接精度较低的问题。最后,通过两组真实数据试验对本文方法的精度及有效性进行了验证,同时分析了采用不同的误差补偿模型对于平差结果精度的影响。  相似文献   

皖南晚中生代花岗闪长岩地球化学:成岩成矿制约   总被引：3，自引：2，他引：1  

谢建成  夏冬梅  方德  闫峻  杨晓勇  孙卫东  李全忠 《岩石学报》2016,32(2):439-455

皖南地区是铜、钼、金多金属成矿区,成矿与晚中生代花岗闪长岩类关系密切。近十年来,皖南花岗闪长岩的成因仍然存在分歧。本次报道了皖南花岗闪长岩全岩主、微量元素和锆石原位元素数据。皖南花岗闪长岩(Si O2=64.3%~70.8%)为高钾钙碱性、过铝质岩石,具有相似的埃达克岩特征:高Si O2、Sr/Y(17.1)和(La/Yb)N(14.9)比值,低Yb(1.72×10-6)和Y(18.4×10-6)含量。它们也具有较低Al2O3和Cr(3.40×10-6~10.0×10-6)含量、低Mg#(0.34~0.42)和Nb/Ta(9.6~13.3)值,高K2O和Ba(404×10-6)含量,高K2O/Na2O(0.89~1.55)、Th/La(0.27~0.51)和Th/U(2.79~7.49)比值。锆石原位地球化学特征显示其岩浆源区为低温(锆石Ti-in-zircon温度均值674℃)和高氧逸度(lgfO2集中在-21.4~-9.18,均值-16.4;锆石Ce4+/Ce3+平均值276)的陆壳。这些特征说明皖南花岗闪长岩可能起源于较年轻的加厚下地壳的部分熔融,并经历了斜长石、钾长石和铁镁矿物等结晶分异作用。它们可能形成于与古太平洋板块俯冲密切相关的大陆活动边缘弧至弧后拉张构造转换背景。本区大规模Cu、Mo、Au成矿作用与岩浆的高氧逸度密切相关,而锆石Ce4+/Ce3+可作为矿床勘探一个有效的指标。  相似文献   

TRMM卫星降水数据在小尺度流域的评估与应用          下载免费PDF全文

周萌  江善虎  任立良 《水文》2016,36(1):22-26

选取史灌河流域上游黄泥庄站以上集水区域为研究流域,以地面站点观测为基准数据,评估TRMM 3B42V7版本卫星降水数据的精度,并采用上述两种降水数据驱动栅格型新安江模型,模拟黄泥庄站日径流和月径流过程。结果表明:2001~2010年TRMM 3B42V7降水数据与雨量站数据累积量的偏差不大,仅为1.71%,但相关系数较低,采用TRMM降水数据模拟的日径流能基本再现黄泥庄站的日径流过程,但对洪峰的模拟精度较低;TRMM月降水数据精度较高,相关系数为0.96,能够较为精确地模拟黄泥庄站的月径流过程。  相似文献   

乌兰哈达变质岩地层地热勘探井钻头选择与取心工艺          下载免费PDF全文

宋国龙  董劲松  李进安 《探矿工程》2016,43(12):41-44

内蒙古自治区察右后旗乌兰哈达苏木地热勘探井井深2006.87 m。采用石油30型钻机施工,钻遇地层大部分为变质岩,达1500 m以上,对牙轮钻头损坏严重,同时施工要求进行18次岩心采取。经过对钻头的试用、选择,最后选用HJ637G型牙轮钻头,钻进时效可达0.8～1.2 m,使用寿命可达到80～100 h。取心段采用川7-4型双管单动取心筒配合金刚石钻头,岩心采取率可达70%～95%。  相似文献   

MASNUM-WAM海浪模式集合Kalman滤波同化研究-I.风场扰动对海浪模拟影响   总被引：1，自引：1，他引：0  

孙盟  尹训强  杨永增  吴克俭 《海洋与湖沼》2016,47(6):1091-1100

模式集合样本的代表性和观测信息的可靠性是制约数据同化效果的重要因素,而前者对海浪模式同化的影响尤为显著。由于海浪模式对初始场的敏感性较弱,来自大气的风输入源函数是海浪的重要能量输入,如何合理地对风输入进行扰动,构造海浪的集合模式运行,是实现和改进海浪模式集合Kalman滤波同化的关键问题。为了实现海浪模式集合运行,本文提出了风场的三种集合扰动方案,分别为：纯随机数、随机场和时间滞后的风场扰动方法。本研究利用2014年1月ECMWF全球风场,基于这三种风场扰动方法开展了集合海浪模式的集合运行实验,并统计分析了海浪特征要素（有效波高）和二维波数谱对风场扰动的响应。结果表明,随机场集合扰动方案所构造的风场集合效果最佳,所得海浪模拟结果的集合样本发散度适中,能够较为合理地反映背景误差的统计特征,可用于进一步的集合Kalman滤波海浪数据同化实验。  相似文献