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海洋生态模型中参数时空分布的反演研究
引用本文:李晓燕,王春晖,吕咸青.海洋生态模型中参数时空分布的反演研究[J].中国海洋大学学报(自然科学版),2014,44(6):1-9.
作者姓名:李晓燕  王春晖  吕咸青
作者单位:1. 中国海洋大学海洋环境学院,山东青岛266003;中国科学院海洋研究所,山东青岛266071
2. 中国海洋大学海洋环境学院,山东青岛266003;国家海洋局北海分局,山东青岛266033
3. 中国海洋大学海洋环境学院,山东青岛,266003
基金项目:国家自然科学基金项目,江苏省自然科学基金项目
摘    要:本文将伴随同化方法应用于海洋生态系统动力学模型。将一年平均分为72个过程,通过同化每一个过程研究区域(17°N-~45°N,173°E~142°W)内的SeaWiFS表层叶绿素数据,优化影响生态机制的5个关键参数Vm、Dz、e、Gm、Dp(简称KP),得到他们在研究区域内的时空分布。对于KP中的每一个参数,首先,分别将其在时间和空间上求平均,得到参数的空间分布场(KPS)和时间分布序列(KPT);其次,将KPS在空间上求平均,得到一个常数(KPC),并利用KPS、KPT和KPC表示出KP的另一种时空变化形式KPST,它减少了模拟过程中变量个数。结果表明,无论是空间分布还是时间分布,Vm、Dz和e具有相同的分布特征和变化趋势,相关系数可达0.99,Dp和Gm亦然,;而Vm、Dz和e的变化趋势与Dp和Gm的变化趋势呈负相关,相关系数可达-0.99。5个参数的变化趋势符合物理意义和生态机制。将模型中的参数分别按上述5种形式赋值,正向运行模式1年,结果表明,考虑参数时空分布的实验误差最小。说明在海洋生态系统动力学数值模拟中,与只考虑参数的空间分布或者只考虑参数的时间分布相比,考虑参数时空分布更合理,更具有物理意义且符合生态机制;伴随同化技术在优化时空变化的参数方面,是一种有效的,普遍适用的方法。

关 键 词:伴随同化  生态系统  参数  时空分布

Optimization of the Spatio-Temporal Parameters in a Dynamical Marine Ecosystem Model Based on the Adjoint Assimilation
LI Xiao-Yan , WANG Chun-Hui , LV Xian-Qing.Optimization of the Spatio-Temporal Parameters in a Dynamical Marine Ecosystem Model Based on the Adjoint Assimilation[J].Periodical of Ocean University of China,2014,44(6):1-9.
Authors:LI Xiao-Yan  WANG Chun-Hui  LV Xian-Qing
Abstract:
Keywords:adjoint variational method  marine ecosystem  spatio-temporal parameters  independent grids
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