【摘要】：為提高土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)同化結(jié)果的精度,將基于雙集合卡爾曼濾波(Dual Ensemble Kalman Filter,DEnKF)的狀態(tài)-參數(shù)估計(jì)方案與簡(jiǎn)單生物圈模型(simple biosphere model 2,SiB2)相結(jié)合,同時(shí)更新土壤水分和優(yōu)化模型參數(shù)(土壤屬性參數(shù))。選用2008年6月1日~10月29日黑河上游阿柔凍融觀測(cè)站為參考站,開(kāi)展了同化表層土壤水分觀測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)。研究結(jié)果表明:DEnKF可同時(shí)優(yōu)化土壤屬性參數(shù)和改進(jìn)土壤水分估計(jì),該方法對(duì)表層土壤水分估計(jì)的精度0.04高于EnKF算法的精度0.05。當(dāng)觀測(cè)數(shù)據(jù)稀少時(shí),DEnKF算法仍然可以得到較高精度的土壤水分估計(jì),3層土壤水分的估計(jì)精度在0.02~0.05之間。
【圖文】：

圖２優(yōu)化參數(shù)的ＮＥＲＦｉｇ．２ＮＥＲｓｏｆｎｉｎｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｙＤＥｎＫＦ圖３不同方法估計(jì)的表層土壤水分時(shí)間變化Ｆｉｇ．３ＴｈｅｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓｏｆｄａｉｌｙａｖｅｒａｇｅｏｆｓｕｒｆａｃｅｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅｅｓｔｉｍａｔｅｄｂｙＳＩＭ，ＥｎＫＦａｎｄＤＥｎＫＦ表１ＳＩＭ，ＥｎＫＦ和ＤＥｎＫＦ估計(jì)的土壤水分的ＲＭＳＥＴａｂｌｅ１ＲＭＳＥｓｏｆｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅｅｓｔｉｍａｔｅｄｂｙＰｕｒｅ－ＳＩＭ，ＥｎＫＦａｎｄＤｕａｌ－ＥｎＫＦ研究方法表層／（ｍ３·ｍ－３）２４ｈ７２ｈ２４０ｈ根區(qū)／（ｍ３·ｍ－３）２４ｈ７２ｈ２４０ｈ深層／（ｍ３·ｍ－３）２４ｈ７２ｈ２４０ｈＳＩＭ０．１３０．１３０．１３０．１１０．１１０．１１０．０９０．０９０．０９ＥｎＫＦ０．０５０．０６０．０８０．０４０．０５０．０７０．０１０．０１０．０３ＤＥｎＫＦ０．０４０．０５０．０５０．０４０．０３０．０４０．０６０．０５０．０２５結(jié)語(yǔ)本文發(fā)展了基于雙通方法的土壤水分同化方案，將雙ＥｎＫＦ與陸面過(guò)程模型ＳｉＢ２相結(jié)合，利用觀測(cè)的表層土壤體積含水量同時(shí)估計(jì)參數(shù)與狀態(tài)變量。通過(guò)數(shù)值實(shí)驗(yàn)，一方面對(duì)比驗(yàn)證了雙ＥｎＫＦ的優(yōu)越性，另一方面分析了觀測(cè)頻率對(duì)ＥｎＫＦ和雙ＥｎＫＦ性能的影響。首先，雙ＥｎＫＦ不僅可以同時(shí)優(yōu)化表層的參數(shù)和狀態(tài)變量，次表層沒(méi)有可用觀測(cè)信息的那些參數(shù)和狀態(tài)變量也可得以優(yōu)化。由于優(yōu)化了參數(shù)，雙ＥｎＫＦ對(duì)表層和根區(qū)土壤水分的估計(jì)優(yōu)于ＥｎＫＦ。其次，在土壤水分估計(jì)方面，雙ＥｎＫＦ受觀測(cè)頻率的影

圖２優(yōu)化參數(shù)的ＮＥＲＦｉｇ．２ＮＥＲｓｏｆｎｉｎｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｙＤＥｎＫＦ圖３不同方法估計(jì)的表層土壤水分時(shí)間變化Ｆｉｇ．３ＴｈｅｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓｏｆｄａｉｌｙａｖｅｒａｇｅｏｆｓｕｒｆａｃｅｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅｅｓｔｉｍａｔｅｄｂｙＳＩＭ，ＥｎＫＦａｎｄＤＥｎＫＦ表１ＳＩＭ，ＥｎＫＦ和ＤＥｎＫＦ估計(jì)的土壤水分的ＲＭＳＥＴａｂｌｅ１ＲＭＳＥｓｏｆｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅｅｓｔｉｍａｔｅｄｂｙＰｕｒｅ－ＳＩＭ，ＥｎＫＦａｎｄＤｕａｌ－ＥｎＫＦ研究方法表層／（ｍ３·ｍ－３）２４ｈ７２ｈ２４０ｈ根區(qū)／（ｍ３·ｍ－３）２４ｈ７２ｈ２４０ｈ深層／（ｍ３·ｍ－３）２４ｈ７２ｈ２４０ｈＳＩＭ０．１３０．１３０．１３０．１１０．１１０．１１０．０９０．０９０．０９ＥｎＫＦ０．０５０．０６０．０８０．０４０．０５０．０７０．０１０．０１０．０３ＤＥｎＫＦ０．０４０．０５０．０５０．０４０．０３０．０４０．０６０．０５０．０２５結(jié)語(yǔ)本文發(fā)展了基于雙通方法的土壤水分同化方案，將雙ＥｎＫＦ與陸面過(guò)程模型ＳｉＢ２相結(jié)合，利用觀測(cè)的表層土壤體積含水量同時(shí)估計(jì)參數(shù)與狀態(tài)變量。通過(guò)數(shù)值實(shí)驗(yàn)，一方面對(duì)比驗(yàn)證了雙ＥｎＫＦ的優(yōu)越性，另一方面分析了觀測(cè)頻率對(duì)ＥｎＫＦ和雙ＥｎＫＦ性能的影響。首先，，雙ＥｎＫＦ不僅可以同時(shí)優(yōu)化表層的參數(shù)和狀態(tài)變量，次表層沒(méi)有可用觀測(cè)信息的那些參數(shù)和狀態(tài)變量也可得以優(yōu)化。由于優(yōu)化了參數(shù)，雙ＥｎＫＦ對(duì)表層和根區(qū)土壤水分的估計(jì)優(yōu)于ＥｎＫＦ。其次，在土壤水分估計(jì)方面，雙ＥｎＫＦ受觀測(cè)頻率的影
【作者單位】： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測(cè)繪學(xué)院;中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所甘肅省遙感重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41101387,91325106) 中國(guó)科學(xué)院“百人計(jì)劃”項(xiàng)目(29Y127D01)資助
【分類號(hào)】：S151.9

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本文編號(hào)：2546483