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集合Kalman滤波在土壤湿度同化中的应用
  • ISSN号:1006-9895
  • 期刊名称:《大气科学》
  • 时间:0
  • 分类:P468[天文地球—大气科学及气象学]
  • 作者机构:[1]中国科学院大气物理研究所国际气候与环境中心,北京100029, [2]中国科学院研究生院,北京100049
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目90411007,国家重点基础研究发展规划项目2005CB321703,中国科学院知识创新工程重要方向项目KZCX2-YW-126-2、KZCX2-YW-217
中文摘要:

基于非饱和土壤水模型和集合卡尔曼滤波(Ensemble Kalman Filter,简称EnKF)并结合陆面水文模型——可变下渗能力模型(Variable Infiltration Capacity,简称VIC模型)发展了一个土壤湿度同化方案。利用1998年6~8月淮河流域能量和水循环试验(HUBEX)项目外场观测试验区——史灌河流域梅山站土壤湿度逐日观测资料及1986~1993年合肥和南阳两站点的土壤湿度旬观测资料进行同化试验,结果表明该同化方案能完整估计土壤湿度廓线,同化的土壤湿度与观测资料基本吻合,反映了土壤湿度的日、旬、月、季变化,同化方案是合理的。与基于扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,简称EKF)的土壤湿度同化方案的结果比较,基于EnKF的土壤湿度同化方案易于实现,且通过选择恰当的集合样本数其同化效果总体上略优于EKF同化方案,但前者同化时需要花费较多的计算时间。

英文摘要:

A soil moisture assimilation scheme is developed, which is based on the ensemble Kalman filter (EnKF), an unsaturated soil water flow model and the Variable Infiltration Capacity (VIC) land surface hydrologic model. To validate and verify the scheme, several assimilation experiments with in-situ observations and infiltration derived from the VIC model driven by observed meteorologic forcings are presented. The results demonstrate that the assimilation scheme can retrieve the true soil moisture profile, improve the estimation of soil moisture, and capture the daily, dekad, monthly and seasonal variation of soil moisture, which shows that the scheme is reasonable. Comparisons of the assimilation experiments with the algorithms EnKF and Extended Kalrnan Filter (EKF) show that the EnKF scheme with the suitable ensemble size is easy to implement and is a little superior to the EKF scheme for soil moisture assimilation, but the computational cost for the EnKF scheme is higher than that for the EKF scheme.

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期刊信息
  • 《大气科学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院大气物理研究所
  • 主编:陆日宇
  • 地址:北京德胜门外祁家豁子 北京9804信箱
  • 邮编:100029
  • 邮箱:dqkx@mail.iap.ac.cn
  • 电话:010-82995051 82995052
  • 国际标准刊号:ISSN:1006-9895
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1768/O4
  • 邮发代号:2-823
  • 获奖情况:
  • 2000年中国科学院优秀期刊二等奖,中国科技论文统计分析数据库来源期刊,中国科学引文数据库收录,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:22063