Comparison of Extrapolation and Interpolation Methods for Estimating Daily Photosynthetically Active Radiation(PAR)——A Case Study of the Poyang Lake National Nature Reserve,China

Measurements of photosynthetically active radiation(PAR),which are indispensable for simulating plant growth and productivity,are generally very scarce.This study aimed to compare two extrapolation and one interpolation methods for estimating daily PAR reaching the earth surface within the Poyang Lake national nature reserve,China.The daily global solar radiation records at Nanchang meteorological station and daily sunshine duration measurements at nine meteorological stations around Poyang Lake were obtain...     

Wavefield interpolation in 3D large‐step Fourier wavefield extrapolation

Extrapolating wavefields and imaging at each depth during three‐dimensional recursive wave‐equation migration is a time‐consuming endeavor. For efficiency, most commercial techniques extrapolate wavefields through thick slabs followed by wavefield interpolation within each thick slab. In this article, we develop this strategy by associating more efficient interpolators with a Fourier‐transform‐related wavefield extrapolation method. First, we formulate a three‐dimensional first‐order separation‐of‐variables screen propagator for large‐step wavefield extrapolation, which allows for wide‐angle propagations in highly contrasting media. This propagator significantly improves the performance of the split‐step Fourier method in dealing with significant lateral heterogeneities at the cost of only one more fast Fourier transform in each thick slab. We then extend the two‐dimensional Kirchhoff and Born–Kirchhoff local wavefield interpolators to three‐dimensional cases for each slab. The three‐dimensional Kirchhoff interpolator is based on the traditional Kirchhoff formula and applies to moderate lateral velocity variations, whereas the three‐dimensional Born–Kirchhoff interpolator is derived from the Lippmann–Schwinger integral equation under the Born approximation and is adapted to highly laterally varying media. Numerical examples on the three‐dimensional salt model of the Society of Exploration Geophysicists/European Association of Geoscientists demonstrate that three‐dimensional first‐order separation‐of‐variables screen propagator Born–Kirchhoff depth migration using thick‐slab wavefield extrapolation plus thin‐slab interpolation tolerates a considerable depth‐step size of up to 72 ms, eventually resulting in an efficiency improvement of nearly 80% without obvious loss of imaging accuracy. Although the proposed three‐dimensional interpolators are presented with one‐way Fourier extrapolation methods, they can be extended for applications to general migration methods.     

CloudSat云底高度外推估计的可行性分析

云底高度对于全球辐射平衡以及航空飞行均具有重要影响。针对CloudSat与MODIS主、被动观测的优缺点,本文提出了利用MODIS云分类信息进行CloudSat云底高度外推估计的技术。首先使用MODIS和CloudSat数据,利用回归分析方法比较了基于云类型（CSAT）与基于距离（MSAT）的云底高度估计方法的优劣。此外,分析了中国及周边地区CloudSat各类云云底高度的均一性特征。最后,利用CloudSat各类云云底高度的统计特征,建立了一种基于云类型和距离权重的云底高度估计方法,并对该方法进行了验证和分析。结果表明,利用该方法得到的MODIS各类云云底高度估计误差的标准差均小于1.5 km,除了积雨云在观测点与待测点距离大于400 km的估计误差均值稍大于1.5 km外,各种情况下其他各类云的云底高度估计误差的均值均小于1.5 km。     

临近预报的两种高时空分辨率定量降水预报融合算法的对比试验

长期以来,雷达回波外推技术是0—2 h临近预报系统主要采用的方法,但其实际有效预报时间≤1 h,而中尺度数值模式预报则受平衡约束时间的限制,最初2 h的降水预报无效。为解决上述两种预报的缺陷,目前国际上流行采用外推预报与数值模式预报融合的技术,形成统一的0—6 h格点化的高分辨率无缝隙定量降水临近预报系统。对目前流行的两种融合算法（INCA（Integrated Nowcasting and Comprehensive Analysis System）算法及RAPIDS（Rainstorm Analysis and Prediction Integrated Data-processing System）算法）进行了分析和对比试验,以期为业务应用提供借鉴。RAPIDS算法的核心是用自动气象站雨量融合雷达估测得到的定量降水对模式预报的降水强度和位相进行修正;INCA算法则是用数值模式预报的风场修正外推技术的降水移动矢量。两种方法在0—6 h预报时效内,外推预报的权重均逐渐减小,模式预报的权重逐渐增大,从而实现外推预报和模式预报的平滑过渡。试验结果表明,两种方法对降水雨带和降水强度的预报均优于单一的外推预报或模式预报。集二者的优势研发最优的高时、空分辨率降水预报无缝隙融合算法,将有助于进一步提升高分辨率定量降水0—6 h无缝隙预报水平。      

雷达数据外推与特征识别的下击暴流预警方法

现今利用普通气象资料对下击暴流进行识别预警的可行性很低,因此提出一种基于多普勒天气雷达资料的下击暴流识别追踪和预警方法。首先,采用光流法对反射率因子垂直剖面的光流场进行分析,得出风暴核心随时间演变的规律。然后,采用拉格朗日力学模型对风暴核心顶高的下降过程进行函数拟合。再采用直方图和巴氏系数统计分析法,对风暴核心中层径向速度场中的"正负速度对"图像进行匹配识别,综合一系列阈值的判定,最终实现下击暴流的智能预警。提出基于多层迭代的局部约束光流算法,有效改善了传统光流法对回波这类非刚体移动目标的不适用性。提出直方图和巴氏系数统计分析法,解决了因径向"正负速度对"图像的非对称结构而造成的图像匹配难题。个例检验结果表明,该方法可在风暴核心抬升和急速下沉的前期识别出潜在的下击暴流,并对风暴核心下沉速率和到达近地面的时间做出估测,从而实现下击暴流的智能识别、预警。     

利用雷达和自动站资料综合分析风暴移动和发展规律

为了研究地面中尺度辐合对对流回波发展趋势的影响,本文利用多普勒雷达和经过质量控制的地面加密自动站资料,选取浙江宁波地区较典型的10次强对流天气过程,逐时统计地面辐合场、累计雨量、雷达回波之间的相互对应情况,并进一步通过Shuman-Shapiro滤波来揭示地面中尺度风场辐合与风暴发展的内在联系,最后基于所统计的回波发展...     

地层油藏超剥尖灭线夹角定量外推方法模型研究

地层油藏是一种复杂的油藏类型,在地震描述中根据地震反射特征追踪的尖灭线与实际地层油藏的尖灭线常常存在较大的误差,因此精确落实地层超剥线的位置是地层油藏勘探成功的关键,本文通过大量的正演模型和地质统计方法,发现地层油藏超剥尖灭线的误差与地层和不整合面的夹角有关,从而提出了地层油藏超剥尖灭线夹角定量外推这种新方法,通过实际资料的应用,较好地解决了地层油藏超剥尖灭线不准的问题,取得了良好地质效果.     

周期外推方法在海水水温预报中的应用

针对海水温度的周期性变化,利用周期外推方法进行海水水温预报,并用平稳过程对周期变化以外的部分进行拟合,最后得到预报值。与实际观测资料比较,检验了预报的结果。     

数字化天气雷达联网拼图与卫星云图综合实时处理系统

在ＭＹＴＲＯＮＳ系统的综合处理环节中，设计和研制成功具有双重功能的ＭＹＷＭＳ系统。它不仅系统ＦＲＯＮＴＩＥＲＳ工作站一样，能综合处理雷达网和卫星图象，作出云雨场的分析和外推预报，而且还具有长江中游雷达网自动拼图的中央处理功能。     

MISR和MODIS二向性反射数据产品的对比分析

利用4种地表类型共16个地面站点的MISR 9个角度反射率数据产品和MODIS反射率数据产品(MOD09A1), 对比两种传感器获取的地表方向反射观测数据和用BRDF模型参数产品计算的方向反射数据, 分析了这两种BRDF模型参数的外推能力。研究结果表明: (1) MISR和MODIS BRDF模型参数数据产品都具有一定的对观测数据以外方向反射的外推能力, 相比用MISR BRDF模型参数数据外推到相应MODIS观测角度方向反射的结果一致性较强。(2) 采用两种BRDF模型参数推算的方向反射率与观测数据的接近程度有随观测天顶角的增大而减弱的趋势, 在观测天顶角较小时一致性较好。(3) 所用数据处理结果显示, MODIS BRDF模型参数数据产品在近垂直主平面方向反射率推算结果相比近主平面方向的推算结果更接近观测数据。