曹小群
- 作品数：61 被引量：151H指数：7
- 供职机构：国防科学技术大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国防科技大学优秀研究生创新基金江苏省气象灾害重点实验室项目更多>>
- 相关领域：天文地球理学自动化与计算机技术文化科学更多>>
- 厄尔尼诺和南方涛动海气耦合模型中参数估计的变分方法被引量：1
- 2012年
- 提出一种基于变分原理估计厄尔尼诺和南方涛动海气耦合模型中未知参数的方法.首先将所研究的非线性海气耦合动力方程引入到目标泛函中;接着利用变分方法导出伴随方程和待辨识参数泛函梯度的公式;然后设计了估计未知参数的算法.数值试验结果表明变分方法是一种能有效估计海气耦合非线性系统未知参数的方法.
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- 关键词：参数估计极限环变分方法
- 以全球谱模式为约束的四维变分资料同化系统YH4DVAR的设计和实现被引量：12
- 2012年
- 四维变分资料同化仍将是未来相当长时间内业务数值天气预报中所使用的主流同化方法.针对全球数值天气预报业务系统对气象资料同化技术的需求,在WRFDA软件框架结构的基础上,发展了一个与全球谱模式配套使用的四维变分资料同化系统YH4DVAR.系统将背景场、观测处理、重力波控制和偏差订正进行综合考虑,设计了一体化目标函数,引入了小波背景场误差协方差模型,实现了增量方法以及卫星遥感资料的直接同化.单点试验表明YH4DVAR的背景场误差模型具有各向异性、垂直相关和水平相关不可分离性、以及与位置的相关等特性.从2009年7月到2010年6月的分析预报试验结果表明,由YH4DVAR和全球谱模式组成的分析预报系统在北半球和亚洲地区的可用预报时效可以达到8天以上.
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- 关键词：数值天气预报四维变分资料同化
- 基于对偶数理论的资料同化新方法被引量：2
- 2015年
- 针对变分资料同化中目标泛函梯度计算精度不高且复杂等问题,提出了一种基于对偶数理论的资料同化新方法,主要优点是:能避免复杂的伴随模式开发及其逆向积分,只需在对偶数空间通过正向积分就能同时计算出目标泛函和梯度向量的值.首先利用对偶数理论把梯度分析过程转换为对偶数空间中目标泛函计算过程,简单、高效和高精度地获得梯度向量值;其次结合典型的最优化方法,给出了非线性物理系统资料同化问题的新求解算法;最后对Lorenz 63混沌系统、包含开关的不可微物理模型和抛物型偏微分方程分别进行了资料同化数值实验,结果表明:新方法能有效和准确地估计出预报模式的初始条件或物理参数值.
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- 关键词：资料同化梯度分析
- 海-气振子系统中未知参数的MCMC方法识别被引量：3
- 2009年
- 利用MCMC方法对赤道东太平洋SST的海-气振子模型中未知参数进行识别.首先通过贝叶斯公式导出振子系统中参数的后验概率密度函数.然后采用自适应Metropolis算法构造未知参数的Markov链,截取收敛的样本序列估计参数值.数值试验结果表明:所提出的方法具有很高的估计精度,同时具有较好的抗噪声性能.
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- 关键词：参数估计
- 变分同化中水平误差函数的正交小波模拟新方法被引量：21
- 2008年
- 背景误差协方差是变分资料同化系统中的一个重要组成部分,能将观测信息从观测点传播到周围的模式格点和垂直层上.为了模拟背景误差协方差中水平误差函数的非均匀性和各向异性,提出了一种用正交小波变换模拟水平误差函数的新方法.试验结果表明:新方法能模拟出水平误差函数中固有的非均匀性和各向异性,极好地表示了背景误差协方差中固有的结构和特征.
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- 关键词：变分资料同化背景误差协方差
- 基于变分方法的混沌系统参数估计被引量：9
- 2011年
- 提出一种基于变分原理的估计混沌系统未知参数的方法,对以=F(x,θ)为控制方程的所有混沌系统具有普适性.首先将混沌系统方程引入到目标泛函中;接着利用变分原理导出了混沌系统的伴随方程和待辨识参数泛函梯度的通用公式;然后设计了估计混沌系统未知参数的算法;最后对典型的Lorenz混沌系统和超混沌Chen系统的未知参数进行了估计.数值仿真结果表明该方法是一种非常有效的估计混沌系统未知参数的方法.
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- 关键词：混沌系统参数估计变分方法
- 大型船舶空气尾流场防治新技术的数值模拟
- 2020年
- 大型船舶空气尾流场对海上飞机安全降落有重要的影响,因此对其进行有效防治技术研究在保障飞机安全、大型船舶海上活动等方面有重要意义。采用计算流体力学方法开展大型船舶空气尾流场特性及其防治技术的数值模拟研究,以带有Spalart-Allmaras湍流模型的Reynolds平均Navier-Stokes方程构建模拟平台开展数值模拟,得到大型船舶空气尾流场规律特性。在此基础上,提出主动补气防治新技术,分别阐述其理论基础、核心方法和技术方案;根据主动补气防治技术思想和理论,进一步开展数值模拟验证研究。结果表明,该技术能显著改善空气尾流场的流场品质,使流场趋于平稳均匀,减小对飞机海上降落的影响。该技术进一步完善了可实现工程应用,并保证飞机海上降落安全,有巨大的应用潜力。
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- 资料同化中的数字滤波弱约束试验及分析被引量：4
- 2011年
- 气象数值预报中,由于分析过程引入初始非平衡,从而引起虚假快波振荡,重力波控制弱约束把资料分析过程和初始化过程结合在一起,通过数字滤波弱约束在极小化过程中实现对分析场的平衡约束,克服非平衡问题.以2008年初的一次南方雨雪天气为研究个例,进行了数字滤波弱约束的同化试验和预报试验,结果表明,数字滤波弱约束4D-Var能充分控制快波振荡的出现和初始调整现象,使得到的分析场不仅能更好的逼近观测,而且能更好地与模式动力相协调.预报检验的结果表明,在同化过程中施加数字滤波弱约束,能有效滤除由于地形或观测资料等因素带来的初始噪声信息,改善分析场的平衡性质,从而提高预报质量.
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- 关键词：变分同化数字滤波
- 1993—2016年中国近海海平面时空变化趋势被引量：2
- 2021年
- 区域海平面变化是目前气候变化研究的热点问题。海平面变化具有时间和空间的异质性,分析海平面变化,应充分考虑时间和空间的差异。基于集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)、最小二乘法,利用卫星高度计、验潮站数据,分析了1993—2016年间中国近海及周边海域海平面的时空变化规律。利用EEMD,计算了1993—2016年中国近海海平面变化空间结构的时间变化规律。结果表明中国近海海平面持续升高,但海平面变化在空间分布和时间上的变化并不均匀。空间结构大致分三个部分:大陆沿岸海平面持续上升且上升速率逐年增加,近海海区升高速率逐年降低,而研究区域内的西太平洋西部海区先减速升高又加速降低。分别利用EEMD分解和线性最小二乘拟合算法计算了1993—2016年中国近海海平面平均上升速率的空间分布,结果表明两种方法得到的海平面升高速率的空间分布大致吻合。两种方法均显示沿海地区的上升速率远大于近海海区,沿海地区上升速率大约为6 mm/a,近海海区上升速率大约为2 mm/a。但EEMD方法显示在广东沿岸和靠近赤道部分区域的上升速率更大。分别计算了大陆沿岸、近海及西太平洋西部海区三个海区内空间平均的海平面时间变化的线性及非线性趋势。非线性趋势显示大陆沿岸海区海平面加速上升,上升速率由1993年的3.65 mm/a,增加到2016年的5.03 mm/a;近海地区海平面上升速率逐年变小,由1993年的4.51 mm/a,减缓至2016年的3.8 mm/a;西太平洋西部海区海平面先减速上升,后加速下降,从1993年的上升率为9.5 mm/a,逐渐变化到2016年的下降率为2.27 mm/a。利用验潮站数据分析了大连、坎门、香港的水位变化,除大连海平面上升速率降低外,其余均显示海平面上升速度逐年升高,和卫星高度计的结果吻合。
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- 关键词：中国近海海平面变化
- 多源卫星观测数据在全球四维变分同化系统中的应用被引量：3
- 2014年
- 首先描述高分辨率全球四维变分资料同化系统的基本软件框架,并对多源卫星资料同化的关键技术作阐述;其次通过统计分析,说明新型卫星观测数据的引入不但能够增加同化系统中的信息量,而且能够提高其他类型观测数据的利用率;然后通过一个月的统计检验结果表明:无论是从距平相关还是均方根误差而言,在有效同化无线电掩星和卫星风资料后,高分辨率同化预报系统预报技巧的提高是十分明显的;最后,通过一个强降水个例的分析结果表明:基于新的初始场全球模式降水预报准确性较高,就强降水中心区域的预报而言,模式预报和观测实况较为一致,优于国外模式降水预报。
- 曹小群宋君强张卫民皇群博
- 关键词：卫星观测四维变分资料同化
