土壤水分是陸地水循環(huán)中的重要組成部分,也是地表輻射分配中的重要影響因素,因此土壤水分的準(zhǔn)確估計(jì)對于陸表狀態(tài)的認(rèn)知、陸氣相互作用的研究、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理等具有重要意義。陸面數(shù)據(jù)同化作為—種模型與觀測數(shù)據(jù)的融合手段,在考慮觀測場和背景場誤差的基礎(chǔ)上,利用觀測信息修正動力學(xué)模型的運(yùn)行軌跡,能得到時空連續(xù)并具有較高精度的土壤水分估計(jì)信息。從陸面數(shù)據(jù)同化的框架來看,模型和數(shù)據(jù)是其中兩大主要組成部分,而土壤水分同化也面臨著來自這兩方面的約束與挑戰(zhàn)。因此,本研究針對模型中的參數(shù)不確定性問題以及多種觀測聯(lián)合同化兩個方面展開,開展了站點(diǎn)、區(qū)域土壤水分同化實(shí)例研究,主要包括以下三個方面:（1）集合卡爾曼濾波框架下的狀態(tài)-參數(shù)同步估計(jì)。模型參數(shù)不確定性會造成模型模擬與觀測間的系統(tǒng)性偏差,這種偏差的存在會影響狀態(tài)同化的效果。針對這—問題,本研究利用狀態(tài)-參數(shù)同步估計(jì)方法在減少模型模擬偏差的同時達(dá)到提高狀態(tài)估計(jì)精度的目的。選擇蒙古高原站點(diǎn)為研究區(qū),圍繞目前土壤水分同化領(lǐng)域中常涉及的線性（以地面觀測土壤水分為觀測）和非線性觀測系統(tǒng)（以模擬亮溫為觀測）展開,通過逐步增加實(shí)驗(yàn)情景的復(fù)雜度,同時改變觀測間隔以及觀測組合,綜... 

【文章來源】：武漢大學(xué)湖北省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：130 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 選題背景
    1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.2.1 土壤水分站點(diǎn)觀測
        1.2.2 土壤水分遙感觀測
        1.2.3 土壤水分同化
        1.2.4 陸面數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)
    1.3 目前土壤水分同化中存在的問題
    1.4 論文研究內(nèi)容與組織結(jié)構(gòu)
        1.4.1 研究內(nèi)容
        1.4.2 組織結(jié)構(gòu)
第二章 陸面同化基本框架:模型與方法
    2.1 陸面過程模型
        2.1.1 土壤水分計(jì)算方案
        2.1.2 土壤溫度計(jì)算方案
        2.1.3 通量計(jì)算方案
    2.2 輻射傳輸模型
    2.3 同化方法
        2.2.1 集合卡爾曼濾波
        2.2.2 集合卡爾曼平滑
    2.4 同化過程中的偏差校正問題
第三章 集合卡爾曼濾波框架下的狀態(tài)-參數(shù)同步估計(jì)
    3.1 引言
    3.2 狀態(tài)-參數(shù)同步估計(jì)方法
        3.2.1 增廣矩陣法
        3.2.2 雙重濾波法
        3.2.3 參數(shù)同步優(yōu)化法
    3.3 實(shí)驗(yàn)區(qū)介紹
    3.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
    3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        3.5.1 同化表層土壤水分實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        3.5.2 同化亮溫實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        3.5.3 參數(shù)有效性驗(yàn)證
    3.6 本章小結(jié)
第四章 聯(lián)合多變量站點(diǎn)觀測的土壤水分同化
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)區(qū)介紹
    4.3 同化方案
        4.3.1 同化算法改進(jìn)
        4.3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
    4.4 未知灌溉信息條件下實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        4.4.1 土壤水分同化結(jié)果
        4.4.2 土壤溫度同化結(jié)果
        4.4.3 地表通量同化結(jié)果
    4.5 灌溉區(qū)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的多因素影響分析
        4.5.1 灌溉信息對同化結(jié)果的影響分析
        4.5.2 觀測間隔對同化結(jié)果的影響分析
        4.5.3 觀測誤差對同化結(jié)果的影響分析
        4.5.4 參數(shù)估計(jì)對同化結(jié)果的影響分析
    4.6 本章小結(jié)
第五章 聯(lián)合多源遙感觀測的土壤水分同化
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)區(qū)介紹
    5.3 CoLM模型方案在青藏高原地區(qū)的修正
    5.4 同化方案
        5.4.1 同化算法改進(jìn)
        5.4.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
        5.4.3 土壤水分升尺度
    5.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
        5.5.1 細(xì)尺度網(wǎng)格狀態(tài)估計(jì)結(jié)果分析
        5.5.2 參數(shù)估計(jì)結(jié)果分析
        5.5.3 加密觀測網(wǎng)格狀態(tài)估計(jì)結(jié)果分析
    5.6 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 主要工作與總結(jié)
    6.2 存在的問題與展望
參考文獻(xiàn)
攻博期間取得的科研成果
攻博期間參與的課題情況
致謝



本文編號：3642564