变分伴随方法应用于大气化学初值和参数反演研究

将结合正则化思想的变分伴随方法应用于大气平流层中臭氧破坏催化反应过程的浓度初始值和反应速率参数的反演问题,推导了在整体资料和末端时刻局部资料反演的伴随模式和泛函梯度,并进行了一组理想数值试验.试验结果表明了变分伴随方法运用于大气化学过程的反演研究的有效性,特别是局部资料联合反演中可以运用正则化思想克服反演的不适定性.     

变分同化方法反演海气耦合模型参数的研究

采用变分资料同化技术,结合最优控制思想,对一个海气耦合模型的模式参数和强迫项进行了反演。结果表明,采用该方法对模式进行优化,既可以补偿模式参数不准确性给预报带来的误差,又可以对模式参数本身进行修正和估计,为将来在实际应用中改善更复杂的预报模式、提高预报准确率提供了一个可借鉴的思路。     

特定外源下的非线性Rossby椭圆余弦波和孤立波

本文讨论了在特定外源的条件下正压无辐散大气中存在的非线性Rossby椭圆余弦波和孤立波解,并求出了非线性波动的波速公式及其振幅与其它波参数间的诊断关系.证明了当不考虑外源时非线性波动的波速公式在振幅趋于零时即退化为通常的线性化的Rossby长波公式.     

区域三维变分同化中背景误差协方差的模拟

背景误差协方差(B)是变分同化中的一个重要部分,极大地影响同化系统输出的分析场.由于计算和指定B中有关统计量需要巨大的资料存储量和计算量,因此进行相关的研究较为困难.本文首先论述了B在变分同化中的重要性以及进行模拟的必要性;接着介绍了美国NMC方法的原理,并研究将其应用到区域三维变分同化中的方法;然后利用WRF模式生成的预报场差值集合对有关统计量进行了估计.揭示了以下结论:通过使用平衡变换和回归系数,控制变量被限制在较小范围内,保证了分析场的质量;流函数第一全局特征向量在200 hPa附近的最大分量,表示了急流层中强西风误差;流函数前五个全局特征向量在低层与中高层之间是负相关的;非平衡温度和相对湿度的特征长度尺度比流函数和非平衡速度势的值要小,说明它们是局地性较强的量.流函数和非平衡速度势的特征长度尺度随垂直模态数的增大快速减小,而相对湿度和非平衡温度的特征长度尺度随垂直模态数的变化较为平缓.     

基于降雨率的GMF+RAIN模型构建及在台风风场反演中的应用

首先选取2006年QuikSCAT散射计扫描的3次台风个例("珊珊"、"摩羯"及"象神"),分析其获取的台风区域雷达后向散射截面值(σ^o)在降雨影响下的分布特征.然后依据大气辐射传输理论,考虑降雨对雷达后向散射截面值的影响,引进两个不同形式的降雨辐射传输模型(简称为SY和AMSR模型),并将这两个降雨辐射传输模型分别与NSCAT2模型函数相结合,构建了适合降雨情况的地球物理模型函数(简称为GMF+RAIN).最后,在GMF+RAIN模型的基础上,采用二维变分结合多解方案     

中国南海海域Jason-1卫星回波波形分析

介绍了卫星雷达高度计回波波形形成原理,并对Jason-1卫星经过中国南海海域的回波波形进行了分析.分析结果说明在近海海域的部分回波波形受到地形严重影响,需要通过波形重构进行误差修正.     

Inversion and III-Posed Problem Solutions in Atmospheric Remote Sensing

With the swift advances in earth observation,satellite remote sensing and application of atmospheric radiation theory have been developed in the past decades,atmospheric sensing inversion with its algorithms is getting more and more importance.It is known that since a remote sensing equation falls into an integral equation of the first kind,thus leading to the fact that it is ill-posed and particularly the solution is unsteady,tremendous difficulties arise from the retrieval.This paper will present a simple review on the inversion techniques with some necessary remarks,before introducing the successful efforts with respect to such equations and the encouraging solutions achieved in recent decades by researchers of the world.     

星载微波散射计资料反演海面风场进展研究

对星载微波散射计资料反演海面风场的国内外研究进展作一评述。首先介绍星载微波散射计反演海面风场的基本原理;然后对利用地球物理模型函数的反演方法中地球物理模型函数的建立与求解算法及模糊去除过程做了全面评述;最后对神经网络和遗传算法等不利用地球物理模型函数风场反演方法的应用作了相应说明。目前利用模型函数反演方法日趋成熟,但仍然有进一步改进的可能,尤其对于降水、台风等恶劣天气情况;而神经网络和遗传算法为以后进行风场反演改进亦提供了一种可行途径。     

使用MODIS数据对云顶高的反演研究

在地球大气能量收支平衡过程中,云具有特别显著的调节作用,是影响气候变化的一个非常重要因子,云的辐射特性和它的高度影响到辐射的收支可以导致地球的变暖或变冷。云顶气压是一个非常重要的云参数。目前有很多方法被用来估计云参数,而CO2薄片算法则是使用被动遥感资料反演云顶性质的重要方法之一。这项技术应用于HIRS资料上已经有20年的历史,而EOS系列地球环境卫星的升空,使EOS上搭载的MODIS探测器成为第一个拥有CO2薄片波段的高空间分辨率探测器。本文描述CO2薄片算法的理论模型和应用中的问题,结合实例进行分析,并讨论误差,以及对未来的展望。