積雪被動(dòng)微波遙感反演與積雪數(shù)據(jù)同化方法研究.pdf

1、中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所博士學(xué)位論文積雪被動(dòng)微波遙感反演與積雪數(shù)據(jù)同化方法研究姓名：車(chē)濤申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)指導(dǎo)教師：李新20060501車(chē)濤博士論文積雪被動(dòng)微波遙感反演與積雪數(shù)據(jù)同化方法研究原地區(qū)的總積雪儲(chǔ)量，成為我國(guó)大江大河的主要融雪水資源區(qū)之一。在積雪數(shù)據(jù)同化方面，首先介紹了積雪數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)的概念和背景，并討論了系統(tǒng)的組成和目標(biāo)。以數(shù)據(jù)和模型的集成為研究思路，建立了融合積雪過(guò)程模型、積雪微波輻射傳

2、輸模型、優(yōu)化算法和誤差估計(jì)的積雪數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以同化積雪的常規(guī)觀測(cè)和被動(dòng)微波遙感觀測(cè)。試驗(yàn)表明積雪數(shù)據(jù)同化方法是融合積雪觀測(cè)和積雪模型的最佳手段，是積雪微波遙感的新方法。積雪數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)的試驗(yàn)表明，1)從精度上，同化結(jié)果明顯優(yōu)于CLM單獨(dú)模擬結(jié)果，這是因?yàn)槿诤狭怂矔r(shí)觀測(cè)，修丁F了CLM模型運(yùn)行軌跡，使得CLM模型在有觀測(cè)引入時(shí)，優(yōu)化其模擬的積雪狀態(tài)變量，同時(shí)也使下一個(gè)運(yùn)行時(shí)刻的初始場(chǎng)更接近觀測(cè)值，誤差不斷得到釋放。2)從信息量上

3、，同化結(jié)果明顯優(yōu)于觀測(cè)數(shù)據(jù)，這是因?yàn)槿诤狭诉^(guò)程模擬，隨著模型的動(dòng)態(tài)演進(jìn)，克服了觀測(cè)的不連續(xù)問(wèn)題，系統(tǒng)每一個(gè)時(shí)刻的輸出均是有積雪過(guò)程模型的物理約束和瞬時(shí)觀測(cè)的?！篎。3)通過(guò)數(shù)據(jù)和模型的融合可以同時(shí)獲取積雪狀態(tài)變量(如雪深、雪密度、雪層溫度和液態(tài)水含量等)的最優(yōu)估計(jì)，解決了只依靠被動(dòng)微波遙感反演積雪狀態(tài)變量的“欠定”反演問(wèn)題。最后，分析了模型和觀測(cè)誤差、采樣集合數(shù)量、集合預(yù)報(bào)協(xié)方差矩陣在同化系統(tǒng)中的作用及其對(duì)同化結(jié)果的影響。最后對(duì)本論文積