Statistical Modeling with a Hidden Markov Tree and High-resolution Interpolation for Spaceborne Radar Reflectivity in the Wavelet Domain     

Leilei KOU  Yinfeng JIANG  Aijun CHEN  Zhenhui WANG 《大气科学进展》2020,37(12):1359-1374

With the increasing availability of precipitation radar data from space, enhancement of the resolution of spaceborne precipitation observations is important, particularly for hazard prediction and climate modeling at local scales relevant to extreme precipitation intensities and gradients. In this paper, the statistical characteristics of radar precipitation reflectivity data are studied and modeled using a hidden Markov tree (HMT) in the wavelet domain. Then, a high-resolution interpolation algorithm is proposed for spaceborne radar reflectivity using the HMT model as prior information. Owing to the small and transient storm elements embedded in the larger and slowly varying elements, the radar precipitation data exhibit distinct multiscale statistical properties, including a non-Gaussian structure and scale-to-scale dependency. An HMT model can capture well the statistical properties of radar precipitation, where the wavelet coefficients in each sub-band are characterized as a Gaussian mixture model (GMM), and the wavelet coefficients from the coarse scale to fine scale are described using a multiscale Markov process. The state probabilities of the GMM are determined using the expectation maximization method, and other parameters, for instance, the variance decay parameters in the HMT model are learned and estimated from high-resolution ground radar reflectivity images. Using the prior model, the wavelet coefficients at finer scales are estimated using local Wiener filtering. The interpolation algorithm is validated using data from the precipitation radar onboard the Tropical Rainfall Measurement Mission satellite, and the reconstructed results are found to be able to enhance the spatial resolution while optimally reproducing the local extremes and gradients.  相似文献   

基于交叉小波分析方法的西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性研究     

洪梅  刘科峰  张栋  张韧  葛晶晶 《热带气象学报》2020,36(2):166-179

西太平洋副热带高压的年际变率受热带多个关键海区的海-气相互作用过程调控, 但彼此间的因果关联和影响机制尚不清楚。为揭示西太平洋副热带高压的年际变率与热带海温及大气环流异常之间的内在关联特性, 定义了三个关键海区以及赤道纬向西风区的特征指数, 并分别与西太平洋副热带高压强度、脊线指数进行了交叉小波和相干小波分析。研究发现:西太平洋副热带高压指数存在显著的2~3年和准5年的周期振荡, 20世纪八九十年代后, 由于暖池区海温及赤道纬向西风区的Hadley环流强迫加强, 致使副热带高压特征指数的2~3年周期振荡加强; 从位相关系看, 先是西太平洋副热带高压减弱南撤导致纬向西风加强, 其后影响赤道东太平洋海温升高, 同时暖水向东传, 使赤道中太平洋以及暖池区海温逐渐升高, 在Hadley环流作用下使副高加强北抬。基于上述西太平洋副热带高压的年际变率与热带海温及大气环流异常变化相关性诊断研究, 进一步探讨了造成这种相关性的影响机理和因果关联, 为揭示西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性做探索研究。   相似文献   

民乐6.1级、岷县5.2级地震前区域重力场变化   总被引：11，自引：6，他引：5  

祝意青  胡斌  朱桂芝  徐云马 《大地测量与地球动力学》2005,25(1):24-29

通过对青藏高原东北缘重力观测资料进行系统分析．从动态的观点研究了2003年10月25日甘肃民乐6．1及5．8级地震和11月13日甘肃岷县5．2级地震孕育发生过程中的重力场演化特征．得到如下结论：①从统一起算基准获得的青藏高原东北缘重力观测资料．较完整地反映了2003年10月25日发生的民乐6．1级、5．8级地震和11月13日发生的岷县5．2级地震孕育、发生过程中出现的流动重力前兆信息;②小波分解的重力场图像能较清晰地反映地震孕育、发生过程中区域性重力趋势变化和震中地区深部物质密度变化引起的异常。  相似文献   

怀4井数字气汞固体潮响应初步研究     

任佳  黄辅琼  王长江  宋晓煜 《大地测量与地球动力学》2005,25(4):69-73

数字化地下水气汞动态观测中,发现怀4井气汞有明显的固体潮潮汐效应。介绍了怀4井井口装置的两个关键环节的设计;对2004年10月份的气汞数字化观测资料进行了小波分析,提取到了气汞固体潮半日波和周日波;并使用Vendikov调和分析方法对2004年度观测资料进行计算,获得了有一定信度的潮汐响应函数。  相似文献   

小波分析在空间数据处理中的应用研究   总被引：7，自引：1，他引：6  

肖志刚  王亮  田丽芳 《测绘科学》2005,30(1):57-59

在GIS中,海量数据的处理问题一直是个难题,如果解决了海量数据的网上传输,则在WebGIS中就可以实现大范围矢量影像叠加漫游及大范围地形三维浏览飞行展示。在研究基于小波系数的地形、DEM及影像简化方法的基础上,提出了一种基于小波变换的大规模地进行简化算法;其思路是先将大地形、影像分块管理并作小波变换,然后根据视野从中提取可见的一组子块,最后基于小波系数进行简化并绘制地形和影像。试验结果证实了小波分析方法对地形简化的有效性。在数据处理过程中,对小波变换处理过程进行了优化和改进。  相似文献   

基于小波消噪的时序分析改进法在GPS变形监测中的应用   总被引：4，自引：3，他引：1  

田鹏  杨松林  王成龙 《测绘科学》2005,30(6):55-56,66

考虑到小波技术在粗差探测、消噪方面有特殊的作用,本文结合实际算例,把小波分析与传统数据处理技术结合作为研究对象,提出一种基于小波消噪的时序分析改进法。并对这种处理方法在GPS监测中的应用作了充分地论证。结果表明,经过小波处理后,时序分析法在预报方面有明显的进步,小波处理后的时序分析法比小波处理前的精度高,从而说明了这种改进方法的可行性。  相似文献   

大气边界层剪切湍流统计特性的风洞实验及其层次相似律   总被引：1，自引：1，他引：0  

程雪玲  胡非 《大气科学》2005,29(4):573-580

对风洞模拟的大气边界层的剪切湍流场的速度脉动时间序列信号以及某一高度位置上的小波变换分解重构的信号进行了系统的统计分析.结果表明, 在非均匀下垫面大气边界层的不同垂直高度上的信号, She-Leveque湍流层次相似律都成立, 层次相似指数β和最高激发态的奇异标度指数γ随垂直高度的变化而变化, 并给出不同尺度的分解重构信号的一些层次结构特点.  相似文献   

流体饱和多孔隙介质二维弹性波方程正演模拟的小波有限元法   总被引：17，自引：7，他引：10       下载免费PDF全文

张新明  刘克安  刘家琦 《地球物理学报》2005,48(5):1156-1166

本文将小波有限元法引入到流体饱和多孔隙介质二维波动方程的正演模拟中,以二维Daubechies小波的尺度函数代替多项式函数作为插值函数,构造二维张量积小波单元.引入一类特征函数解决了Daubechies小波没有显式解析表达式所带来的基函数积分值计算问题,并推导出计算分数节点上Daubechies小波函数值的递推公式,从而构造出由小波系数空间到波场位移空间的快速小波变换.数值模拟结果表明该方法是有效的.  相似文献   

地震资料波阻抗多尺度融合反演   总被引：10，自引：10，他引：0       下载免费PDF全文

杨光大  陈湛文 《地球物理学进展》2005,20(3):718-723

本文依据最佳约束反演策略,应用波动方程多尺度反演方法反演中频段波阻抗.利用神经网络技术实现对中频段波阻抗的标定及高、中、低频波阻抗的融合,避免了因高、中、低频波阻抗频段重叠及中频段波阻抗精度低所造成的反演结果的误差.这种方法具有对初始模型依赖性低、收敛速度快、反演结果稳定、抗噪能力强等特点.  相似文献   

Variability of the deep South China Sea circulation derived from HYCOM reanalysis data     

Yaohua Zhu  Guojiao Cao  Yonggang Wang  Shujiang Li  Tengfei Xu  Dingqi Wang  Fei Teng  Zexun Wei 《海洋学报(英文版)》2022,41(7):54-64

This study aims to investigate variability of the deep South China Sea (SCS) circulation using the Hybrid Coordinate Ocean Model (HYCOM) global reanalysis product. The results reveal that annual cycle is a dominant component in the deep SCS circulation. Meanwhile, the boundary circulation strength is the weakest in January and peaks between June and September. The eastern and southern boundary currents strengthen/weaken one to three months earlier than that in the western and northern boundaries. Vector Empirical Orthogonal Functions (VEOF) analysis results reveal that semiannual and intraseasonal fluctuations are significant components, of which the spatial patterns are mainly confined in the northern and western boundary areas as well as the southwestern sub-basin. Wavelet analysis results show the strength of significant fluctuation varies year to year. Trend analysis results indicate a decadal weakening in the deep SCS circulation. An anomalous anticyclonic circulation, 50–70 km apart from the slope break, tends to weaken the cyclonic boundary circulation in the western and northern boundaries as well as the southwestern sub-basin. This trend is similar to the observed decadal weakening in the North Atlantic deep circulation. Thus, the findings of this study reveal that the variation of the deep SCS circulation has a remarkable response to the climate change. The mechanisms responsible for the variation are worth pursuing if more observations are available.  相似文献