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基于观测路径的集合预报样本优选对热带气旋的模拟研究

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热带气象学报 2019年第2期35卷 197-209页

作者：李霁杭高郁东万齐林中国气象局广州热带海洋气象研究所/广东省区域数值天气预报重点实验室广东广州510640

集合预报是从一定误差范围内的一组初值出发,这组初值(样本)代表了大气状态的概率分布,集合预报中集合样本的好坏严重影响分析质量。质量较差样本进入集合预报中难免会降低集合预报的整体质量。由于集合样本是模拟大气可能状态的概率分... 详细信息

集合预报是从一定误差范围内的一组初值出发,这组初值(样本)代表了大气状态的概率分布,集合预报中集合样本的好坏严重影响分析质量。质量较差样本进入集合预报中难免会降低集合预报的整体质量。由于集合样本是模拟大气可能状态的概率分布,因此样本的优选是提高分析质量的关键。通过对集合样本优胜劣汰来分析样本优选对模拟效果的影响。由于台风预报中台风路径的模拟至关重要,因此样本优选的方案为将样本模拟的路径信息与观测的台风报文路径相比较后,保留误差较低的样本,剔除误差较高的样本,从而提升样本的整体质量。但过多的样本被替换将导致集合离散度的大幅下降,因此替换样本的数量要适度。研究结果表明样本优选极可能有利于热带气旋路径和强度模拟的改进,其中对"妮妲"路径误差的改进为4%～13%,对"鲇鱼"路径误差的改进为11%～28%,对"妮妲"的强度误差改进为5%～37%,"鲇鱼"的强度误差改进为1%～27%。

关键词：热带气旋集合预报样本优选观测路径

基于2017年5月7日广州特大暴雨分析影响半径对集合卡尔曼滤波方法同化效果的影响

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热带气象学报 2019年第1期35卷 73-88页

作者：李霁杭肖辉万齐林高郁东吴亚丽中国气象局广州热带海洋气象研究所/广东省区域数值天气预报重点实验室广东广州510640

集合卡尔曼滤波(EnKF)目前在资料同化的科研和业务中已得到广泛应用,可为集合预报提供较好的初始场,其影响半径的选取对同化结果影响显著。2017年5月7日在珠三角(珠江三角洲)一带出现极强降水,尤以广州的花都、黄埔、增城区为盛,甚至出... 详细信息

集合卡尔曼滤波(EnKF)目前在资料同化的科研和业务中已得到广泛应用,可为集合预报提供较好的初始场,其影响半径的选取对同化结果影响显著。2017年5月7日在珠三角(珠江三角洲)一带出现极强降水,尤以广州的花都、黄埔、增城区为盛,甚至出现了极为罕见的特大暴雨。以本次极强降水过程为例,分析影响半径对EnKF同化效果的影响。结果发现利用EnKF方法同化观测站的10 m风和2 m温度资料后,可以较好地模拟出此次强降水过程,但仍存在着位置偏南,强度偏大,局地虚报和过报的现象。当水平影响半径取值过大时,大量虚假信息引入,产生过犹不及的效果,使得强降水过程南移较快,最终导致降水落区显著偏南偏东。且水平影响半径对模拟效果极为重要,因此取值要适当。

关键词：五七暴雨集合卡尔曼滤波资料同化影响半径

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样本优选对集合卡尔曼滤波同化技术的影响

样本优选对集合卡尔曼滤波同化技术的影响

基于观测路径的集合预报样本优选对热带气旋的模拟研究

第33届中国气象学会年会

作者：李霁杭万齐林高郁东区域数值天气预报重点实验室中国气象局广州热带海洋气象研究所

集合卡尔曼滤波（En KF）技术已受到广泛的关注和应用,但是集合样本的好坏严重影响分析质量。由于集合样本是模拟大气可能状态的概率分布,因此样本的优选是提高分析质量的关键。本文通过结合粒子滤波思想,通过对集合样本优胜劣汰来分析... 详细信息

集合卡尔曼滤波（En KF）技术已受到广泛的关注和应用,但是集合样本的好坏严重影响分析质量。由于集合样本是模拟大气可能状态的概率分布,因此样本的优选是提高分析质量的关键。本文通过结合粒子滤波思想,通过对集合样本优胜劣汰来分析样本优选对同化的影响。样本优选的方案概括为将模式背景场与观测的雷达回波相比较后,保留相似度高的样本,剔除相似度低的样本,从而提升样本的整体质量。进而利用WRF模式,并同化多普勒雷达径向风速,对登陆华南的超强台风威马逊进行了数值模拟实验,其结果表明在En KF中进行样本优选对台风威马逊的路径,强度,结构和降水等预报均取得了改善。

关键词：台风数值预报集合卡尔曼滤波样本优选

来源： cnki会议评论

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基于观测路径的集合预报样本优选对热带气旋的模拟研究

采用预报涡旋的初始化方案对2015年台风“莲花”、“灿鸿”的试验研究

第35届中国气象学会年会

作者：李霁杭万齐林高郁东区域数值天气预报重点实验室中国气象局广州热带海洋气象研究所

集合预报是从一定误差范围内的一组初值出发,这组初值（样本）代表了大气状态的概率分布,集合预报中集合样本的好坏严重影响分析质量。质量较差样本进入集合预报中难免会降低集合预报的整体质量。由于集合样本是模拟大气可能状态的概率... 详细信息

集合预报是从一定误差范围内的一组初值出发,这组初值（样本）代表了大气状态的概率分布,集合预报中集合样本的好坏严重影响分析质量。质量较差样本进入集合预报中难免会降低集合预报的整体质量。由于集合样本是模拟大气可能状态的概率分布,因此样本的优选是提高分析质量的关键。本文通过对集合样本优胜劣汰来分析样本优选对模拟效果的影响。由于台风预报中台风路径的模拟至关重要,因此本文中的样本优选的方案为将样本模拟的路径信息与观测的台风报文路径相比较后,保留误差较低的样本,剔除误差较高的样本,从而提升样本的整体质量。但过多的样本被替换将导致集合离散度的大幅下降,因此替换样本的数量要适度。研究结果表明样本优选极可能有利于热带气旋路径和强度模拟的改进,其中对妮妲路径误差的改进约为4%到13%,对鲇鱼路径误差的改进从11%约至28%,对妮妲的强度误差改进大约在5%到37%之内,鲇鱼的强度误差改进约为1%到27%。

关键词：热带气旋集合预报样本优选观测路径

来源： cnki会议评论

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热带气象学报 2018年第5期34卷 598-609页

作者：黄燕燕薛纪善冯业荣陈子通张诚忠李梦婕李霁杭中国气象局广州热带海洋气象研究所/广东省区域数值天气预报重点实验室广东广州510640 中国气象科学研究院灾害性天气国家重点实验室北京100081

提出了一种采用预报涡旋的初始化方案,用预报涡旋代替bogus模型参与构建模式初始场,采用权重形式合成预报涡旋和分析涡旋获取台风初始涡旋。针对2015年"莲花"和"灿鸿"台风,基于该初始化方案设计了一系列对比试验进行数值模拟,并对结果... 详细信息

提出了一种采用预报涡旋的初始化方案,用预报涡旋代替bogus模型参与构建模式初始场,采用权重形式合成预报涡旋和分析涡旋获取台风初始涡旋。针对2015年"莲花"和"灿鸿"台风,基于该初始化方案设计了一系列对比试验进行数值模拟,并对结果进行分析。结果表明:(1)该方案得到的台风初始涡旋结构比bogus模型合理;(2)预报涡旋权重不宜取太大;(3)从长时效预报效果看,采用24 h内预报涡旋比采用长时效预报涡旋台风的路径和强度误差减小;(4)采用同一权重方案对"莲花"、"灿鸿"预报的改进效果不同,其原因与预报涡旋和分析涡旋的协调程度有关。多台风情形下可在初步评估的基础上采用不同时效的预报涡旋和不同权重方案。

关键词：涡旋初始化预报涡旋合成方法南海台风模式数值模拟

稻田自养硝化微生物对大气二氧化碳浓度升高的响应机制

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科学通报 2025年第2期70卷 145-147页

作者：张凯杭程磊浙江大学生命科学学院生命系统稳态与保护教育部重点实验室

硝化作用（nitrification）,即氨氮在有氧条件下氧化成为硝态氮的过程,是陆地生态系统氮循环的一个关键步骤[1].这一过程通常可以分为两步反应:首先,氨氧化细菌（AOB）或氨氧化古菌（AOA）将氨氮氧化成为亚硝态氮;随后亚硝氧化细菌（NO...

硝化作用（nitrification）,即氨氮在有氧条件下氧化成为硝态氮的过程,是陆地生态系统氮循环的一个关键步骤[1].这一过程通常可以分为两步反应:首先,氨氧化细菌（AOB）或氨氧化古菌（AOA）将氨氮氧化成为亚硝态氮;随后亚硝氧化细菌（NOB）将亚硝态氮进一步氧化成为硝态氮.在此过程中,硝化微生物通过氧化还原反应获取能量以维持生命活动.

关键词：

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THE EFFECT OF SAMPLE OPTIMIZATION ON THE ENSEMBLE KALMAN FILTER IN FORECASTING TYPHOON RAMMASUN(2014)

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Journal of Tropical Meteorology 2018年第4期24卷 433-447页

作者： LI Ji-hang WAN Qi-lin GAO Yu-dong XIAO Hui Key Laboratory of Regional Numerical Weather Prediction Guangzhou Institute of Tropical and Marine Meteorology

In a limited number of ensembles, some samples do not adequately reflect the true atmospheric state and can in turn affect forecast performance. This study explored the feasibility of sample optimization using the ensemble Kalman filter(EnKF) for a simulation of the 2014 Super Typhoon Rammasun, which made landfall in southern China in July 2014. Under the premise of sufficient ensemble spread, keeping samples with a good fit to observations and eliminating those with poor fit can affect the performance of En KF. In the sample optimization, states were selected based on the sample spatial correlation between the ensemble state and observations. The method discarded ensemble states that were less representative and, to maintain the overall ensemble size, generated new ensemble states by reproducing them from ensemble states with a good fit by adding random noise. Sample selection was performed based on radar echo data. Results showed that applying En KF with optimized samples improved the estimated track, intensity,precipitation distribution, and inner-core structure of Typhoon Rammasun. Therefore, the authors proposed that distinguishing between samples with good and poor fits is vital for ensemble prediction, suggesting that sample optimization is necessary to the effective use of En KF.

关键词： data assimilation ensemble prediction sample optimization Typhoon Rammasun ensemble Kalman filter

生物炭添加对云南昭通退化人工草地生物量的影响

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草地学报 2025年

作者：李艳徐靖杭吴建平云南大学西南跨境生态安全教育部重点实验室云南省植物繁殖适应与进化生态学重点实验室生态与环境学院

草地退化已成为制约畜牧业可持续发展的关键问题。本研究以云南昭通退化人工草地为对象，通过设置单施生物炭(75 g·m-2，150 g·m-2和300 g·m-2)和生物炭配施化肥(氮肥77.75 g·m-2、磷肥180.26 g·m-2)的处理，探究生物炭在退化草地... 详细信息

草地退化已成为制约畜牧业可持续发展的关键问题。本研究以云南昭通退化人工草地为对象，通过设置单施生物炭(75 g·m-2，150 g·m-2和300 g·m-2)和生物炭配施化肥(氮肥77.75 g·m-2、磷肥180.26 g·m-2)的处理，探究生物炭在退化草地生态恢复过程中的作用。经过两年的试验，测定了人工草地生物量和土壤养分等指标。结果表明，单施生物炭处理下地上生物量增加66.15%～79.58%，配施化肥则增加78.25%～118.29%；单施生物炭处理下地下生物量增加184.26%～290.63%，配施化肥则增加303.83%～385.11%；单施生物炭处理下总生物量增加134.99%～184.93%，配施化肥则增加229.35%～263.34%。同时，生物炭和化肥配施能提高土壤有机碳、总氮、总磷等总养分含量，以及可溶性有机碳、铵态氮、速效磷等可利用养分的含量，并改善土壤容重、含水量和pH值。此外，结构方程模型分析表明土壤磷含量是云南昭通退化人工草地植被恢复的主要影响因子。综上，生物炭添加，尤其和化肥配施能显著提高草地生物量并改善土壤养分，进而有效促进南方退化草地恢复，研究结果可为南方草地的可持续利用提供科学依据。

关键词：生物炭生物量土壤养分退化草地草地恢复土壤磷

SAMPLE OPTIMIZATION OF ENSEMBLE FORECAST TO SIMULATE TROPICAL STORMS(MERBOK, MAWAR, AND GUCHOL) USING THE OBSERVED TRACK

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Journal of Tropical Meteorology 2020年第1期26卷 14-26页

作者： LI Ji-hang GAO Yu-dong WAN Qi-lin ZHANG Xu-bin Guangzhou Institute of Tropical and Marine Meteorology CMA Guangzhou 510641 China

Nowadays,ensemble forecasting is popular in numerical weather prediction(NWP).However,an ensemble may not produce a perfect Gaussian probability distribution due to limited members and the fact that some members significantly deviate from the true atmospheric ***,event samples with small probabilities may downgrade the accuracy of an ensemble *** this study,the evolution of tropical storms(weak typhoon)was investigated and an observed tropical storm track was used to limit the probability distribution of *** ensemble forecast method used pure observation data instead of assimilated *** addition,the prediction results for three tropical storm systems,Merbok,Mawar,and Guchol,showed that track and intensity errors could be reduced through sample *** the research,the vertical structures of these tropical storms were compared,and the existence of different thermal structures was *** possible reason for structural differences is sample optimization,and it may affect storm intensity and track.

关键词： ensemble forecast sample optimization tropical storm observed track