土壤濕度是影響天氣和氣候的重要因子,一般認(rèn)為土壤濕度對(duì)氣候影響比對(duì)天氣的影響大,然而作為重要的熱力因子,其對(duì)天氣的影響是實(shí)在的,特別在我國(guó)東部對(duì)中小尺度天氣發(fā)生發(fā)展的具體作用還不明確,這使得從天氣角度來理解土壤濕度的重要性變得十分困難。數(shù)值模擬是驗(yàn)證土壤濕度對(duì)天氣影響的重要手段之一,然而復(fù)雜陸面模式中眾多參數(shù)導(dǎo)致模擬存在較大的不確定性,盡管自動(dòng)校正算法提供了解決陸面參數(shù)與模擬問題的重要策略,但在具體應(yīng)用中仍有許多問題需要研究。因而,本文利用耦合了Noah陸面模式的中小尺度天氣模式（WRF;Noah-WRF）和“離線”Noah陸面模式（Noah LSM）,重點(diǎn)研究了我國(guó)東部地區(qū)土壤濕度與天氣發(fā)生發(fā)展的敏感性關(guān)系、陸面模式誤差訂正、遙感資料的陸面同化方法及其應(yīng)用等問題。主要結(jié)論如下:基于Noah-WRF耦合模式研究了多個(gè)天氣個(gè)例對(duì)土壤濕度的敏感性,并分析了敏感性差異及其可能原因。發(fā)現(xiàn)邊界層（PBL）中不同變量對(duì)土壤濕度的敏感性差異較大,其中邊界層高度（PBLH）在白天對(duì)土壤濕度很敏感,夜晚則較弱;部分個(gè)例顯示,當(dāng)對(duì)流發(fā)展時(shí)垂直速度（W）對(duì)土壤濕度較為敏感,而對(duì)流有效位能（Cape）和假相當(dāng)... 

【文章來源】：南京信息工程大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 研究進(jìn)展
        1.2.1 土壤濕度對(duì)大氣的影響
        1.2.2 陸面模式校準(zhǔn)算法研究
        1.2.3 陸面同化算法發(fā)展
        1.2.4 遙感觀測(cè)在耦合模式中的同化研究
    1.3 研究中存在的主要問題
    1.4 研究思路和主要研究?jī)?nèi)容
第2章 我國(guó)東部地區(qū)天氣對(duì)土壤濕度的敏感性
    2.1 引言
    2.2 模擬簡(jiǎn)介
        2.2.1 天氣形勢(shì)
        2.2.2 模式與試驗(yàn)
        2.2.3 模擬與觀測(cè)降水比較
    2.3 結(jié)果和分析
        2.3.1 區(qū)域平均的邊界層特征對(duì)土壤濕度的敏感性
        2.3.2 降水對(duì)土壤濕度的敏感性
    2.4 總結(jié)與討論
第3章 對(duì)流尺度天氣對(duì)土壤濕度的敏感性
    3.1 引言
    3.2 模擬簡(jiǎn)介
        3.2.1 模式和資料
        3.2.2 鋒面暴雨和地表特征簡(jiǎn)介
    3.3 模式評(píng)估
        3.3.1 與觀測(cè)垂直熱力廓線比較
        3.3.2 對(duì)流形狀和強(qiáng)度與觀測(cè)亮溫和降水比較
        3.3.3 降水總量和降水率與觀測(cè)的比較
    3.4 暴雨對(duì)土壤濕度的敏感性
        3.4.1 近地表和上層PBL特征對(duì)土壤濕度的敏感性
        3.4.2 地表與上層對(duì)流的可能聯(lián)系
        3.4.3 降水對(duì)土壤濕度的敏感性
    3.5 結(jié)論與討論
第4章 兩種校準(zhǔn)方案對(duì)校正Noah LSM參數(shù)和模擬的比較
    4.1 引言
    4.2 標(biāo)校方案
        4.2.1 算法介紹
        4.2.2 算法實(shí)施
    4.3 模式與方法
        4.3.1 模式與資料
        4.3.2 問題描述
        4.3.3 比較方法
    4.4 結(jié)果分析
        4.4.1 PSO參數(shù)對(duì)Noah標(biāo)校的適用性
        4.4.2 物理約束在兩種方案中的表現(xiàn)
        4.4.3 算法穩(wěn)定性比較
    4.5 總結(jié)與討論
第5章 兩類訂正方案在土壤濕度EnSRF同化中的比較
    5.1 引言
    5.2 方法介紹
        5.2.1 訂正方案
        5.2.2 同化算法
    5.3 模型和試驗(yàn)
        5.3.1 模式和資料
        5.3.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
    5.4 結(jié)果與分析
        5.4.1 訂正結(jié)果比較
        5.4.2 同化結(jié)果比較
        5.4.3 綜合比較
    5.5 結(jié)論與討論
第6章 MODIS LST資料EnSRF同化在WRF中的應(yīng)用
    6.1 引言
    6.2 方法介紹
        6.2.1 集合均方根濾波
        6.2.2 背景調(diào)整
        6.2.3 觀測(cè)控制
    6.3 模型和試驗(yàn)
        6.3.1 模式與資料
        6.3.2 地表溫度觀測(cè)
        6.3.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
    6.4 結(jié)果與分析
        6.4.1 單點(diǎn)同化
        6.4.2 LST同化
    6.5 結(jié)論與討論
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 主要研究成果
        7.1.1 我國(guó)東部地區(qū)天氣對(duì)土壤濕度敏感性特征
        7.1.2 基于Noah-WRF模式的對(duì)流尺度天氣對(duì)土壤濕度的敏感性
        7.1.3 基于Noah陸面模式、PSO與SCE算法的校準(zhǔn)應(yīng)用方案比較
        7.1.4 基于Noah陸面模式的土壤濕度融合同化方案
        7.1.5 基于Noah-WRF模式的遙感觀測(cè)同化應(yīng)用
    7.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    7.3 研究中的不足與未來工作展望
        7.3.1 研究中的不足
        7.3.2 未來工作展望
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷及在校期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
    個(gè)人簡(jiǎn)歷
    在校期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
參考文獻(xiàn)


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]土壤濕度和土壤溫度模擬中的參數(shù)敏感性分析和優(yōu)化[J]. 李得勤,段云霞,張述文,文小航.  大氣科學(xué). 2015(05)
[2]分布式水循環(huán)模型的參數(shù)優(yōu)化算法比較及應(yīng)用[J]. 孫波揚(yáng),張永勇,門寶輝,張士鋒.  資源科學(xué). 2013(11)
[3]時(shí)空尺度對(duì)利用MODIS地表溫度估算空氣溫度的影響研究[J]. 劉晨晨,曹廣真,張明偉,牛新贊,許文波,范錦龍.  遙感技術(shù)與應(yīng)用. 2013(05)
[4]Ensemble Square Root Filter Assimilation of Near-Surface Soil Moisture and Reference-Level Observations into a Coupled Land Surface-Boundary Layer Model[J]. 張述文,劉彥華,張衛(wèi)東.  Acta Meteorologica Sinica. 2013(04)
[5]基于VIC模型與集合卡爾曼濾波的土壤水分同化研究[J]. 米素娟,唐家奎,張顯峰,于新菊,郭強(qiáng).  地理與地理信息科學(xué). 2013(01)
[6]華南暴雨及中尺度對(duì)流系統(tǒng)發(fā)展對(duì)土壤濕度的敏感性[J]. 蒙偉光,張艷霞,李江南,戴光豐,李昊睿,黃燕燕.  熱帶氣象學(xué)報(bào). 2012(05)
[7]氣候變化與土壤濕度關(guān)系的研究進(jìn)展[J]. 林潔,陳效民,張勇.  土壤通報(bào). 2012(05)
[8]CoLM模式地表溫度變分同化研究[J]. 孟春雷,張朝林,劉長(zhǎng)友.  大氣科學(xué). 2012(05)
[9]Influence of Surface Temperature and Emissivity on AMSU-A Assimilation over Land[J]. 何文英,劉志權(quán),陳洪濱.  Acta Meteorologica Sinica. 2011(05)
[10]陸面數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)誤差問題研究綜述[J]. 擺玉龍,李新,韓旭軍.  地球科學(xué)進(jìn)展. 2011(08)

博士論文
[1]關(guān)鍵陸面參數(shù)的估算和優(yōu)化及其在區(qū)域模擬中的應(yīng)用[D]. 劉野.南京大學(xué) 2015
[2]典型溫帶荒漠草原熱力與動(dòng)力參數(shù)化及其對(duì)陸氣通量的影響[D]. 張果.中國(guó)氣象科學(xué)研究院 2014
[3]陸面數(shù)據(jù)同化方法的研究[D]. 李昊睿.蘭州大學(xué) 2007
[4]江淮梅雨異常的數(shù)值模擬及土壤濕度資料同化對(duì)其模擬的改進(jìn)[D]. 胡婭敏.南京信息工程大學(xué) 2007
[5]基于MODIS數(shù)據(jù)的地表溫度、熱慣量反演研究及其在土壤水分、地氣間熱交換方面的應(yīng)用[D]. 蔡國(guó)印.中國(guó)科學(xué)院研究生院（遙感應(yīng)用研究所） 2006



本文編號(hào)：3634929