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《南京信息工程大学》 2005年
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四维变分和集合卡尔曼滤波同化多普勒雷达资料的方法及其反演暴雨中尺度结构的研究

许小永  
【摘要】:采用两种四维同化方法:四维变分(4D-VAR)和集合卡尔曼滤波(EnKF),在云模式 中同化多普勒雷达资料,并利用模拟雷达资料和实测雷达资料考察了两种同化技术的同化 效果及其定量获取灾害天气中尺度信息的能力。主要研究内容和结果如下: (1) 利用Sun and Crook(1997) 建立的云模式和4D-VAR算法,同化模拟多普勒雷达资料, 证明了4D-VAR同化技术能够从单(双)多普勒雷达资料反演大气三维风场、热力场 利微物理场。各个变量反演精度高低与同化过程中变量受约束的大小程度相关。 (2) 利用宜昌-荆州双多普勒雷达获得的长江中游一次梅雨锋暴雨过程的观测资料,证明 了多普勒雷达资料4D-VAR同化技术定量获取暴雨中尺度结构信息的能力。反演结果 显示,中尺度切变线是本次暴雨过程的主要动力特征;对流云表现为低层辐合、高层 辐散并有垂直上升运动伴随:低层是低压区,高层为高压区;中部为暖区而上、下部 为冷区;水汽、云水和雨水分别集中在对流云体内、上升气流区和强回波区。 (3) 采用合肥-无为-马鞍山双/三多普勒雷达获得的长江下游一次梅雨锋暴雨过程的观 测资料,进一步考察了4D-VAR同化算法反演暴雨中尺度结构的能力。结果表明:三 部雷达两两组合以及各自单独反演结果大体上是一致的;中尺度辐合线是本次暴雨过 程的主要动力特征:对流云表现为低层辐合、高层强辐散并伴有垂直上升运动:中低 层是相对冷区和高压区,高层是相对暖区和低压区;对流云中下部为干冷空气,云水 和雨水分别集中在上升气流区和强回波区。 (4) 不考虑模式中的湿物理过程,采用干模式来4D-VAR同化反演低层水平风场。几个个 例研究表明,利用干模式同化多普勒雷达资料反演的低层水平风场是可靠的。 (5) 采用EnKF技术,在云模式中同化模拟多普勒雷达资料。结果显示:同化几个时次的 资料后,EnKF分析结果接近真值,证明了EnKF同化多普勒雷达资料的可行性。 (6) 利用多普勒雷达资料EnKF同化技术,分析了前面所述两次暴雨过程的中尺度结构, 并将EnKF同化分析结果与4D-VAR同化反演结果进行了对比。结果表明:利用EnKF 同化技术,可以从多普勒雷达资料分析出暴雨中尺度系统的三维风场、热力场和微物 理场结构。尽管在某些细节上存在一些差别,EnKF和4D-VAR两种方法反演的暴雨 中尺度结构特征大体是一致的。
【学位授予单位】:南京信息工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:P458.121.1

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【引证文献】
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【同被引文献】
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6 李帝铨;王光杰;底青云;李英贤;石昆法;岳安平;;大亚湾某隧道CSAMT数据遗传算法反演[A];工程地质力学创新与发展暨工程地质研究室成立50周年学术研讨会论文集[C];2008年
7 许琨;;频率域最小二乘反演[A];工程地质力学创新与发展暨工程地质研究室成立50周年学术研讨会论文集[C];2008年
8 郭海庆;吴中如;张乾飞;;渗透系数反演的CHNN模型[A];中国水力发电工程学会大坝安全监测专业委员会年会暨学术交流会论文集[C];2000年
9 邓怀群;;岩心各向异性参数反演[A];中国地球物理学会年刊2002——中国地球物理学会第十八届年会论文集[C];2002年
10 鲁来玉;张碧星;;考虑高阶模式的瑞利波反演研究[A];中国声学学会2003年青年学术会议[CYCA'03]论文集[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 宁津生 陈军 晁定波;大地测量资料反演[N];中国测绘报;2002年
2 田 耕;人体“反演集合”演绎什么[N];大众科技报;2003年
3 特约记者 曹菲;杨文采建立物探反演理论框架[N];地质勘查导报;2005年
4 王任享王建荣;利用摄影测量方法几何反演“嫦娥一号”三线CCD影像[N];中国测绘报;2008年
5 周杰;微地震监测技术[N];中国石油报;2003年
6 ;中国地基GPS探测技术的发展(上)[N];中国气象报;2006年
7 罗晖;可能有多个断裂同时活动导致破坏严重[N];科技日报;2008年
8 本报记者 李晔 通讯员 孟志颖;千里追“蜂”[N];中国气象报;2002年
9 城市环境项目实施办公室;蓝天碧水不是梦[N];中国气象报;2001年
10 吕小霞 张永胜 王宣民;平淡亦风流[N];光明日报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 许小永;四维变分和集合卡尔曼滤波同化多普勒雷达资料的方法及其反演暴雨中尺度结构的研究[D];南京信息工程大学;2005年
2 官莉;卫星红外超光谱资料及其在云检测、晴空订正和大气廓线反演方面的应用[D];南京信息工程大学;2005年
3 张贵霞;GPS掩星振幅反演的若干问题研究[D];中国科学院研究生院(上海天文台);2004年
4 梁新政;路面结构层应力非线性特性反演研究[D];大连理工大学;2000年
5 彭真明;地震反演中的非线性优化方法及应用研究[D];成都理工学院;2001年
6 撒利明;储层反演油气检测理论方法研究及其应用[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2003年
7 郭佩芳;地波雷达遥感资料的反演及应用研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2006年
8 李欣;渗流场反演计算及在水库渗漏控制中的应用研究[D];吉林大学;2004年
9 于富文;中国西部地区静校正方法对比研究[D];中国地质大学(北京);2006年
10 陈小斌;大地电磁正反演新算法研究及资料处理与解释的可视化集成系统开发[D];中国地震局地质研究所;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈列;利用单多普勒天气雷达观测资料反演风场进行暴雨研究[D];南京气象学院;2003年
2 杨满根;利用极轨气象卫星数据反演地表太阳总辐射的研究[D];福建师范大学;2005年
3 隋洪起;利用气象传真图反演风场和海浪场[D];中国海洋大学;2005年
4 郭锋;水电站地下厂房初始地应力场反演与围岩稳定分析[D];大连理工大学;2006年
5 程丽;地面核磁共振找水技术含水量计算[D];吉林大学;2005年
6 代刚;全空间瞬变电磁法及其在地下工程探水中的运用[D];西南交通大学;2006年
7 何先可;冲击破岩信号处理与钻头波阻特性反演辨识[D];湖南科技大学;2010年
8 李辉;用卫星资料反演臭氧总量的研究[D];中国气象科学研究院;2003年
9 卢成武;直流电测深反演算法的研究[D];西北大学;2005年
10 谢伯承;基于高光谱遥感不同发生层土壤的光谱信息的提取研究[D];西北农林科技大学;2004年
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