本文關(guān)鍵詞：模式誤差對估算土壤濕度影響的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《蘭州大學(xué)》 2015年

模式誤差對估算土壤濕度影響的研究

毛伏平  

【摘要】：土壤濕度作為影響陸氣相互作用的一個重要物理量,通過改變土壤熱容量,影響地表反照率、徑流、地面蒸發(fā),以及調(diào)整熱通量分配等方式控制土壤-植被-大氣交界面上的物質(zhì)和能量收支平衡,進(jìn)而對天氣和氣候產(chǎn)生影響,因此準(zhǔn)確預(yù)測土壤濕度的時空分布信息有助于提升預(yù)報質(zhì)量。土壤濕度單點(diǎn)觀測精度高,但存在空間代表性不足的問題,遙感觀測只能提供表層幾厘米深度的土壤濕度,陸面模式雖然可以得到全球的土壤濕度數(shù)據(jù),但是受到陸面模式自身物理過程描述不準(zhǔn)確,未知的次網(wǎng)格尺度物理過程,以及大氣驅(qū)動數(shù)據(jù)和輸入?yún)?shù)不準(zhǔn)確等影響,模擬得到的土壤濕度數(shù)據(jù)很難準(zhǔn)確。陸面數(shù)據(jù)同化方法雖然可以在模式動態(tài)運(yùn)行過程中,融合不同時空分辨率的觀測數(shù)據(jù),從而提供所需時空尺度一致且動力協(xié)調(diào)的土壤濕度估算,但是當(dāng)模式存在系統(tǒng)性偏差時,同化得到的土壤廓線資料仍然存在誤差。因此在同化過程中如何處理系統(tǒng)性偏差是一個必須考慮的問題,本文圍繞與土壤濕度估算中相關(guān)誤差處理,開展以下幾方面的工作：首先,考慮時間關(guān)聯(lián)誤差對集合平方根濾波(EnSRF)估算土壤濕度的影響。具體來說,將模式時間關(guān)聯(lián)誤差看成一個整體,加到模式預(yù)報上,探究在估算土壤濕度時同步訂正模式誤差的可行性。結(jié)果表明：當(dāng)時間關(guān)聯(lián)誤差存在系統(tǒng)性偏差時,EnSRF估算的土壤濕度不再準(zhǔn)確,因此對模式誤差訂正是必須的,而同步考慮時間關(guān)聯(lián)誤差后估算的土壤濕度分析值則接近真值。其次,考察模式存在常值偏差或者隨時間正弦變化的偏差對土壤濕度估算的影響,結(jié)果表明：當(dāng)模式存在上述偏差時,集合卡爾曼濾波(EnKF)估算的土壤濕度不再可靠,特別是當(dāng)偏差較大時,EnKF估算的土壤濕度與真值偏差很大,而采用偏差剔除的SepKF (Separate bias Kalman Filter)估算的土壤濕度則取得成功。最后,探討在同化地表觀測更新土壤濕度廓線的同化框架中,如何對土壤含水量進(jìn)行同步估算,并提出一個經(jīng)驗(yàn)性算法,結(jié)果表明：同化過程中如果不對土壤含水量進(jìn)行同步更新,土壤濕度以及土壤含水量的估算精度都會很低,而采用同步估算方案以后,較之未更新情況顯著改善估算值精度�？傊�,當(dāng)模式存在系統(tǒng)性偏差時,卡爾曼濾波分析值會不準(zhǔn)確,特別當(dāng)系統(tǒng)性偏差較明顯時,有必要對模式誤差進(jìn)行訂正。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S152.7
【目錄】：

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