模式误差对估算土壤湿度影响的研究

发布时间：2016-11-02 15:35

  本文关键词：模式误差对估算土壤湿度影响的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

《兰州大学》 2015年

模式误差对估算土壤湿度影响的研究

毛伏平  

【摘要】：土壤湿度作为影响陆气相互作用的一个重要物理量,通过改变土壤热容量,影响地表反照率、径流、地面蒸发,以及调整热通量分配等方式控制土壤-植被-大气交界面上的物质和能量收支平衡,进而对天气和气候产生影响,因此准确预测土壤湿度的时空分布信息有助于提升预报质量。土壤湿度单点观测精度高,但存在空间代表性不足的问题,遥感观测只能提供表层几厘米深度的土壤湿度,陆面模式虽然可以得到全球的土壤湿度数据,但是受到陆面模式自身物理过程描述不准确,未知的次网格尺度物理过程,以及大气驱动数据和输入参数不准确等影响,模拟得到的土壤湿度数据很难准确。陆面数据同化方法虽然可以在模式动态运行过程中,融合不同时空分辨率的观测数据,从而提供所需时空尺度一致且动力协调的土壤湿度估算,但是当模式存在系统性偏差时,同化得到的土壤廓线资料仍然存在误差。因此在同化过程中如何处理系统性偏差是一个必须考虑的问题,本文围绕与土壤湿度估算中相关误差处理,开展以下几方面的工作：首先,考虑时间关联误差对集合平方根滤波(EnSRF)估算土壤湿度的影响。具体来说,将模式时间关联误差看成一个整体,加到模式预报上,探究在估算土壤湿度时同步订正模式误差的可行性。结果表明：当时间关联误差存在系统性偏差时,EnSRF估算的土壤湿度不再准确,因此对模式误差订正是必须的,而同步考虑时间关联误差后估算的土壤湿度分析值则接近真值。其次,考察模式存在常值偏差或者随时间正弦变化的偏差对土壤湿度估算的影响,结果表明：当模式存在上述偏差时,集合卡尔曼滤波(EnKF)估算的土壤湿度不再可靠,特别是当偏差较大时,EnKF估算的土壤湿度与真值偏差很大,而采用偏差剔除的SepKF (Separate bias Kalman Filter)估算的土壤湿度则取得成功。最后,探讨在同化地表观测更新土壤湿度廓线的同化框架中,如何对土壤含水量进行同步估算,并提出一个经验性算法,结果表明：同化过程中如果不对土壤含水量进行同步更新,土壤湿度以及土壤含水量的估算精度都会很低,而采用同步估算方案以后,较之未更新情况显著改善估算值精度。总之,当模式存在系统性偏差时,卡尔曼滤波分析值会不准确,特别当系统性偏差较明显时,有必要对模式误差进行订正。

【关键词】：
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S152.7
【目录】：

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1 ;CLM3-simulated soil moisture in East Asia and its possible response to global warming during 1979 through 2003[J];Sciences in Cold and Arid Regions;2009年01期

2 李玲芝;朱建强;;易涝易渍农田水文学研究趋势分析[J];湖北农业科学;2011年20期

3 王文;寇小华;;水文数据同化方法及遥感数据在水文数据同化中的应用进展[J];河海大学学报(自然科学版);2009年05期

4 罗新兰;芦涛;姜丽霞;曲成军;;黑龙江省土壤水分分区与预报[J];黑龙江农业科学;2012年06期

5 于连兵;郝彦斌;张德宇;张立凤;张立军;;集合成员个数对集合预报技巧影响的试验分析[J];海洋湖沼通报;2007年S1期

6 ;Improving the estimation of hydrothermal state variables in the active layer of frozen ground by assimilating in situ observations and SSM/I data[J];Science in China(Series D:Earth Sciences);2009年11期

7 ;Regional soil moisture simulation for Shaanxi Province using SWAT model validation and trend analysis[J];Science China(Earth Sciences);2010年04期

8 ;China land soil moisture EnKF data assimilation based on satellite remote sensing data[J];Science China(Earth Sciences);2011年09期

9 晋锐;李新;;同化站点观测和SSM/I亮温改善冻土活动层状态变量的模拟精度[J];中国科学(D辑:地球科学);2009年09期

10 李明星;马柱国;杜继稳;;区域土壤湿度模拟检验和趋势分析——以陕西省为例[J];中国科学:地球科学;2010年03期

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 刘金婷;多陆面模式、多驱动场对新疆地区陆面过程模拟研究及结果集成[D];中国海洋大学;2010年

2 王润元;中国西北主要农作物对气候变化的响应[D];兰州大学;2010年

3 杨娜;基于云参数干旱遥感监测模型与集合卡尔曼滤波的土壤湿度同化研究[D];武汉大学;2010年

4 刘文娟;应用遥感方法估算区域实际蒸散量的时空变异性[D];西北农林科技大学;2011年

5 麻巨慧;NCEP全球集合预报系统框架的优化研究[D];南京信息工程大学;2012年

6 黄建军;陕西生态环境及其与地质构造的耦合关系研究[D];西北大学;2002年

7 谷晓平;GPS水汽反演及降雨预报方法研究[D];中国农业大学;2004年

8 段明铿;夏季影响我国的重要中期环流过程集合预报效果研究[D];南京信息工程大学;2006年

9 韩惠;基于遥感技术的祖厉河流域土地利用/土地覆盖变化与蒸散发研究[D];兰州大学;2006年

10 胡娅敏;江淮梅雨异常的数值模拟及土壤湿度资料同化对其模拟的改进[D];南京信息工程大学;2007年

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1 王跃山;数据同化——它的缘起、含义和主要方法[J];海洋预报;1999年01期

2 田向军;谢正辉;;考虑次网格变异性和土壤冻融过程的土壤湿度同化方案[J];中国科学(D辑:地球科学);2008年06期

3 李新,黄春林;数据同化——一种集成多源地理空间数据的新思路[J];科技导报;2004年12期

4 李杰;陈建兵;;随机动力系统中的概率密度演化方程及其研究进展[J];力学进展;2010年02期

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1 李树岩;陈怀亮;方文松;赵国强;;河南省近20年土壤湿度的时空变化特征分析[J];干旱地区农业研究;2007年06期

2 韩俊杰;高永刚;南瑞;曹文达;;1984-2005年黑龙江省主要农区土壤湿度的变化特征[J];中国农业气象;2009年01期

3 范伶俐;郭品文;张羽;周怀博;;2008年的湛江土壤湿度特征[J];热带气象学报;2011年01期

4 李明星;马柱国;牛国跃;;中国区域土壤湿度变化的时空特征模拟研究[J];科学通报;2011年16期

5 朱海霞;宫丽娟;曲辉辉;吕佳佳;王晾晾;李百超;纪仰慧;闫平;王秋京;姜丽霞;王萍;;1981—2010年黑龙江省夏季土壤湿度演变特征[J];气象与环境学报;2012年05期

6 纪仰慧;王晨轶;朱海霞;姜丽霞;张剑侠;;松嫩平原土壤湿度时序变化特征[J];中国农学通报;2013年02期

7 ;三麦出苗与土壤湿度的关系[J];上海农业科技;1977年20期

8 丁庆发;;农田土壤湿度变化与气象因子的关系[J];现代化农业;1990年08期

9 钱允祺,陶士珩,王立祥,廖允诚;土壤湿度的统计特征及应用分析[J];中国农业气象;1999年01期

10 张秀芝,吴迅英,何金海;中国土壤湿度的垂直变化特征[J];气象学报;2004年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 马志红;;郑州市土壤湿度变化规律研究[A];第28届中国气象学会年会——S11气象与现代农业[C];2011年

2 蒋冲;;陇东黄土高原农田土壤湿度演变及其与气候变化的响应关系[A];中国农业工程学会2011年学术年会（CSAE 2011）论文摘要集[C];2011年

3 黄亮;彭小燕;丁爱萍;刘爱兵;黄新时;;南通地区土壤湿度预报模型初步试验[A];第26届中国气象学会年会农业气象防灾减灾与粮食安全分会场论文集[C];2009年

4 师春香;谢正辉;田向军;钱辉;梁妙玲;;中国区域卫星遥感土壤湿度同化系统研究[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年

5 丹利;季劲钧;;1989-1998年中国土壤湿度的时空变化模拟[A];中国气象学会2006年年会“气候系统模式发展与应用”分会场论文集[C];2006年

6 张秀芝;吴迅英;;35°N以南土壤湿度与降水的关系研究[A];《自然地理学与生态建设》论文集[C];2006年

7 周秉荣;申双和;胡玲;;利用主成分分析法提取土壤湿度信息的技术方法研究[A];中国气象学会2007年年会生态气象业务建设与农业气象灾害预警分会场论文集[C];2007年

8 周秉荣;李凤霞;申双和;胡玲;;主成分分析法提取土壤湿度遥感信息的技术方法研究[A];2007农业环境科学峰会论文摘要集[C];2007年

9 管晓丹;黄建平;郭铌;;黄土高原地区土壤湿度变化特征的观测研究[A];中国气象学会2008年年会干旱与减灾——第六届干旱气候变化与减灾学术研讨会分会场论文集[C];2008年

10 姜丽霞;李帅;闫平;朱海霞;纪仰慧;王萍;;黑龙江省近30a土壤湿度变化及其与气候变化的关系[A];粮食安全与现代农业气象业务发展——2008年全国农业气象学术年会论文集[C];2008年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 云南 刘刚;[N];电子报;2009年

2 河南黄河园林绿化工程有限公司 肖磊;[N];中国花卉报;2008年

3 益农;[N];山西科技报;2003年

4 张洪书;[N];承德日报;2005年

5 庆阳市农业技术推广中心 曹小梅;[N];陇东报;2010年

6 姚媛　编译;[N];中国气象报;2011年

7 王俊鸣;[N];科技日报;2004年

8 记者 王文辉;[N];吉林日报;2009年

9 朱讯;[N];农资导报;2013年

10 余小乔　黄春生;[N];蚌埠日报;2009年

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1 李得勤;土壤湿度的模拟和估算研究[D];兰州大学;2010年

2 左志燕;我国东部土壤湿度异常对东亚夏季风的影响[D];中国科学院研究生院;2007年

3 杨娜;基于云参数干旱遥感监测模型与集合卡尔曼滤波的土壤湿度同化研究[D];武汉大学;2010年

4 马媛;新疆土壤湿度的微波反演及应用研究[D];新疆大学;2007年

5 胡娅敏;江淮梅雨异常的数值模拟及土壤湿度资料同化对其模拟的改进[D];南京信息工程大学;2007年

6 郑兴明;东北地区土壤湿度被动微波遥感高精度反演方法研究[D];中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所);2012年

7 刘英;神东矿区地表植被与土壤湿度遥感监测研究[D];中国矿业大学（北京）;2013年

8 尹楠;基于全极化雷达影像反演垄行结构土壤湿度[D];吉林大学;2014年

9 李昊睿;陆面数据同化方法的研究[D];兰州大学;2007年

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1 张晓影;中国区域土壤湿度特征分析及评估[D];中国地质大学（北京）;2009年

2 冉琼;全国土壤湿度及其变化的遥感反演与分析[D];中国科学院研究生院（遥感应用研究所）;2005年

3 吴徐燕;基于常规气象资料计算的中国大陆土壤湿度的特征研究[D];兰州大学;2012年

4 李昂;土壤湿度及积雪数据的比较分析与融合[D];南京信息工程大学;2013年

5 刘栗;中国东部春季土壤湿度的时空特征及多种再分析资料的对比[D];中国气象科学研究院;2014年

6 陈立波;中国区域卫星遥感土壤湿度的时空变化及其对东部夏季降水的可能影响[D];南京信息工程大学;2015年

7 宋晓君;基于GEFA的中国夏季气候对东亚土壤湿度异常的响应及其统计评估[D];南京信息工程大学;2015年

8 王迪;基于CLM4.5模拟中国区域土壤湿度及其时空变化规律的研究[D];南京信息工程大学;2015年

9 毛伏平;模式误差对估算土壤湿度影响的研究[D];兰州大学;2015年

10 苟浩锋;两类滤波方法在估算土壤湿度方面的对比研究[D];兰州大学;2010年

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