利用变分结合正则化方法对高度计风速资料调整海面风场的研究

姜祝辉; 黄思训; 杜华栋; 刘博

doi:10.7498/aps.59.8968

摘要

利用变分结合正则化方法,对高度计风速资料在无辐散和有辐散两种情形下的背景风场进行调整,同时进行了数值试验.试验表明:高度计风速对背景风场的调整有积极作用,特别是高度计沿轨区域风场调整效果更为明显.对高度计后向散射截面进行了敏感性试验,当后向散射截面存在随机扰动时,利用高度计风速调整海面风场具有较强的抗噪性.最后进行实例试验,结果表明该方法是切实可行的.

关键词:

To adjust non-divergent and divergent background wind fields by altimeter wind data, a novel approach, the variational regularization method, is presented. Numerical simulation results show that it is positive to use altimeter wind speed to adjust the background wind field, particularly effective in the altimeter track region. At the same time, the radar backscattering cross-section sensitivity is evaluated, when the backscattering cross-section contains noise, and the result proves that the above method can be used to suppress the noise. Finally, a real case shows that the above method is feasible and effective. This approach is an effective and reliable method of using the altimeter wind data to adjust the sea surface wind.

Keywords:

作者及机构信息

1.
解放军理工大学气象学院,南京 211101

基金项目: 国家自然科学基金(批准号:40775023)资助的课题.

Authors and contacts

1.
Institute of Meteorology, University of Science and Technology of Chinese People’s Liberation Army, Nanjing 211101, China

参考文献

[1]	He Y J, Chen G, Guo P F, Wang H Y 2002 Altimeter Research and Application on Oceanic Remote Sensing (Beijing: Science Press) p111 (in Chinese) [何宜军、陈戈、郭佩芳、王海瑛 2002 高度计海洋遥感研究与应用 (北京: 科学出版社) 第111页]
[2]	Fedor I S, Brown G S 1982 J. Geophys. Res. 87 3254
[3]	Zieger S, Vinoth J, Young I R 2009 J. Atmos. Ocean. Tech. 26 2549
[4]	Wanninkhof R 1992 J. Geophys. Res. 97 7373
[5]	Jacques S, Francis G, Alain M 1993 J. Atmos. Ocean. Tech. 10 880
[6]	Chen G 2002 J. Atmos. Ocean. Tech. 19 1849
[7]	Ruchi K, Deo M C 2007 Coastal Eng. 54 187
[8]	Hirotaka S, Sean A M, Zimmerman D A, Timothy C C 2005 Stoch. Environ. Res. Risk Assess. 19 71
[9]	Jouhaud J C, Sagaut P, Labeyrie B 2006 J. Fluids Eng. 128 847
[10]	Cardinali C, Pezzulli S, Anderson E 2004 Q. J. R. Meteorol. Soc. 130 2767
[11]	Tikhonov A N, Arsenin V Y 1977 Solutions of Ill-Posed Problems (Washington: Winston V H and Sons Press) p46
[12]	Huang S X, Wu R S 2001 Methods of Mathematical Physics in Atmospheric Science (Beijing: China Meteorological Press) p422 (in Chinese) [黄思训、伍荣生 2001 大气科学中的数学物理问题 (北京:气象出版社) 第422页]
[13]	Cai Q F, Huang S X, Gao S T, Zhong K, Li Z Q 2008 Acta Phys. Sin. 57 3912 (in Chinese) [蔡其发、黄思训、高守亭、钟科、李自强 2008物理学报 57 3912]
[14]	Huang S X, Sheng Z 2006 Acta Phys. Sin. 55 6720 (in Chinese) [黄思训、盛峥 2006 物理学报 55 6720]
[15]	Li J, Huang S X 2001 Sci. China D 31 70 (in Chinese) [李俊、黄思训 2001 中国科学 D 31 70]
[16]	Sasaki Y K 1969 J. Meteor. Soc. Jpn. 49 115
[17]	Lin M S 2000 J. Remote Sens. 4 61 (in Chinese) [林明森 2000 遥感学报 4 61]
[18]	Huang S X, Cai Q F, Xiang J, Zhang M 2007 Acta Phys. Sin. 56 3022 (in Chinese) [黄思训、蔡其发、项杰、张铭 2007 物理学报 56 3022]
[19]	Brown G S, Stanley H R, Roy N A 1981 IEEE J. Oceanic Eng. 6 59
[20]	Chelton D B, McCabe P J 1985 J. Geophys. Res. 90 4707
[21]	Chelton D B, Wentz F J 1986 J. Geophys. Res. 91 14250
[22]	Witter D L, Chelton D B 1991 J. Geophys. Res. 96 8853
[23]	Young I R 1993 J. Geophys. Res. 98 20275
[24]	Gourrion J, Vandemark D, Bailey S, Chapron B, Gommenginger G P, Challenor P G, Srokosz M A 2002 J. Atmos. Ocean. Tech. 19 2030
[25]	Chen G, Chapron B, Ezraty R, Vandemark D 2002 J. Geophys. Res. 107 3226
[26]	Zhao D L, Toba Y 2003 J. Oceanogr. 59 235
[27]	Yang L, Lin M S, Zou J H, Li Z H, Pan D L 2008 Acta Oceanol. Sin. 27 49

施引文献

[1]	He Y J, Chen G, Guo P F, Wang H Y 2002 Altimeter Research and Application on Oceanic Remote Sensing (Beijing: Science Press) p111 (in Chinese) [何宜军、陈戈、郭佩芳、王海瑛 2002 高度计海洋遥感研究与应用 (北京: 科学出版社) 第111页]
[2]	Fedor I S, Brown G S 1982 J. Geophys. Res. 87 3254
[3]	Zieger S, Vinoth J, Young I R 2009 J. Atmos. Ocean. Tech. 26 2549
[4]	Wanninkhof R 1992 J. Geophys. Res. 97 7373
[5]	Jacques S, Francis G, Alain M 1993 J. Atmos. Ocean. Tech. 10 880
[6]	Chen G 2002 J. Atmos. Ocean. Tech. 19 1849
[7]	Ruchi K, Deo M C 2007 Coastal Eng. 54 187
[8]	Hirotaka S, Sean A M, Zimmerman D A, Timothy C C 2005 Stoch. Environ. Res. Risk Assess. 19 71
[9]	Jouhaud J C, Sagaut P, Labeyrie B 2006 J. Fluids Eng. 128 847
[10]	Cardinali C, Pezzulli S, Anderson E 2004 Q. J. R. Meteorol. Soc. 130 2767
[11]	Tikhonov A N, Arsenin V Y 1977 Solutions of Ill-Posed Problems (Washington: Winston V H and Sons Press) p46
[12]	Huang S X, Wu R S 2001 Methods of Mathematical Physics in Atmospheric Science (Beijing: China Meteorological Press) p422 (in Chinese) [黄思训、伍荣生 2001 大气科学中的数学物理问题 (北京:气象出版社) 第422页]
[13]	Cai Q F, Huang S X, Gao S T, Zhong K, Li Z Q 2008 Acta Phys. Sin. 57 3912 (in Chinese) [蔡其发、黄思训、高守亭、钟科、李自强 2008物理学报 57 3912]
[14]	Huang S X, Sheng Z 2006 Acta Phys. Sin. 55 6720 (in Chinese) [黄思训、盛峥 2006 物理学报 55 6720]
[15]	Li J, Huang S X 2001 Sci. China D 31 70 (in Chinese) [李俊、黄思训 2001 中国科学 D 31 70]
[16]	Sasaki Y K 1969 J. Meteor. Soc. Jpn. 49 115
[17]	Lin M S 2000 J. Remote Sens. 4 61 (in Chinese) [林明森 2000 遥感学报 4 61]
[18]	Huang S X, Cai Q F, Xiang J, Zhang M 2007 Acta Phys. Sin. 56 3022 (in Chinese) [黄思训、蔡其发、项杰、张铭 2007 物理学报 56 3022]
[19]	Brown G S, Stanley H R, Roy N A 1981 IEEE J. Oceanic Eng. 6 59
[20]	Chelton D B, McCabe P J 1985 J. Geophys. Res. 90 4707
[21]	Chelton D B, Wentz F J 1986 J. Geophys. Res. 91 14250
[22]	Witter D L, Chelton D B 1991 J. Geophys. Res. 96 8853
[23]	Young I R 1993 J. Geophys. Res. 98 20275
[24]	Gourrion J, Vandemark D, Bailey S, Chapron B, Gommenginger G P, Challenor P G, Srokosz M A 2002 J. Atmos. Ocean. Tech. 19 2030
[25]	Chen G, Chapron B, Ezraty R, Vandemark D 2002 J. Geophys. Res. 107 3226
[26]	Zhao D L, Toba Y 2003 J. Oceanogr. 59 235
[27]	Yang L, Lin M S, Zou J H, Li Z H, Pan D L 2008 Acta Oceanol. Sin. 27 49

[1]	庞维煦, 李宁, 黄孝龙, 康杨, 李灿, 范旭东, 翁春生. 基于分数阶Tikhonov正则化的激光吸收光谱燃烧场二维重建光路优化研究. 物理学报, 2023, 72(3): 037801. doi: 10.7498/aps.72.20221731
[2]	李宁, TuXin, 黄孝龙, 翁春生. 基于Tikhonov正则化参数矩阵的激光吸收光谱燃烧场二维重建光路设计方法. 物理学报, 2020, 69(22): 227801. doi: 10.7498/aps.69.20201144
[3]	杜红秀, 魏宏, 秦义校, 李中华, 王同尊. 轴对称构件受力分析的插值粒子法. 物理学报, 2015, 64(10): 100204. doi: 10.7498/aps.64.100204
[4]	刘波, 王青, 李永明, 隆正文. 有限空间中经典场的正则量子化. 物理学报, 2015, 64(10): 100301. doi: 10.7498/aps.64.100301
[5]	王盼盼, 周晨, 宋杨, 张援农, 赵正予. 大气风场和温度对无线电声波探测系统探测高度影响的数值研究. 物理学报, 2015, 64(10): 100205. doi: 10.7498/aps.64.100205
[6]	谢正超, 王飞, 严建华, 岑可法. 炉膛三维温度场重建中Tikhonov正则化和截断奇异值分解算法比较. 物理学报, 2015, 64(24): 240201. doi: 10.7498/aps.64.240201
[7]	陈浩, 华灯鑫, 张毅坤, 朱承炫. 米散射激光雷达剖面数据三次样条垂直水平插值法. 物理学报, 2014, 63(15): 154204. doi: 10.7498/aps.63.154204
[8]	范纪华, 章定国. 旋转柔性悬臂梁动力学的Bezier插值离散方法研究. 物理学报, 2014, 63(15): 154501. doi: 10.7498/aps.63.154501
[9]	杨昆, 刘新新, 李晓苇. 数据插值对正电子发射断层成像设备的图像重建影响的研究. 物理学报, 2013, 62(14): 147802. doi: 10.7498/aps.62.147802
[10]	王青, 隆正文, 罗翠柏. 有限空间中Dirac场的正则量子化. 物理学报, 2013, 62(10): 100305. doi: 10.7498/aps.62.100305
[11]	姜祝辉, 游小宝, 肖义国. 高度计风速与辐射计风速的变分融合研究. 物理学报, 2013, 62(12): 129202. doi: 10.7498/aps.62.129202
[12]	王瑞荣, 熊俊, 王伟, 安红海, 方智恒, 贾果. 高度离化的钼离子细致结构能谱测量. 物理学报, 2012, 61(24): 242901. doi: 10.7498/aps.61.242901
[13]	周旋, 杨晓峰, 李紫薇, 于暘, 马胜. 降雨对C波段散射计测风的影响及其校正. 物理学报, 2012, 61(14): 149202. doi: 10.7498/aps.61.149202
[14]	李中华, 秦义校, 崔小朝. 弹性力学的插值型重构核粒子法. 物理学报, 2012, 61(8): 080205. doi: 10.7498/aps.61.080205
[15]	姜祝辉, 黄思训, 何然, 周晨腾. 合成孔径雷达资料反演海面风场的正则化方法研究. 物理学报, 2011, 60(6): 068401. doi: 10.7498/aps.60.068401
[16]	徐艳, 董江涛, 王少华. 基于模糊隶属度的图像空间距离修正插值算法. 物理学报, 2010, 59(11): 7535-7539. doi: 10.7498/aps.59.7535
[17]	李俊昌, 樊则宾. 彩色数字全息的非插值波面重建算法研究. 物理学报, 2010, 59(4): 2457-2461. doi: 10.7498/aps.59.2457
[18]	张亮, 黄思训, 刘宇迪, 钟剑. 变分同化结合广义变分最佳分析对微波散射计资料进行海面风场反演. 物理学报, 2010, 59(4): 2889-2897. doi: 10.7498/aps.59.2889
[19]	徐亮, 毕传兴, 陈剑, 陈心昭. 基于波叠加法的patch近场声全息及其实验研究. 物理学报, 2007, 56(5): 2776-2783. doi: 10.7498/aps.56.2776
[20]	李卫兵, 陈剑, 毕传兴, 陈心昭. 联合波叠加法的全息理论与实验研究. 物理学报, 2006, 55(3): 1264-1270. doi: 10.7498/aps.55.1264

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