【摘要】：為提高土壤水分數(shù)據(jù)同化結(jié)果的精度,將基于雙集合卡爾曼濾波(Dual Ensemble Kalman Filter,DEnKF)的狀態(tài)-參數(shù)估計方案與簡單生物圈模型(simple biosphere model 2,SiB2)相結(jié)合,同時更新土壤水分和優(yōu)化模型參數(shù)(土壤屬性參數(shù))。選用2008年6月1日~10月29日黑河上游阿柔凍融觀測站為參考站,開展了同化表層土壤水分觀測數(shù)據(jù)的實驗。研究結(jié)果表明:DEnKF可同時優(yōu)化土壤屬性參數(shù)和改進土壤水分估計,該方法對表層土壤水分估計的精度0.04高于EnKF算法的精度0.05。當觀測數(shù)據(jù)稀少時,DEnKF算法仍然可以得到較高精度的土壤水分估計,3層土壤水分的估計精度在0.02~0.05之間。
【圖文】：

圖２優(yōu)化參數(shù)的ＮＥＲＦｉｇ．２ＮＥＲｓｏｆｎｉｎｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｙＤＥｎＫＦ圖３不同方法估計的表層土壤水分時間變化Ｆｉｇ．３ＴｈｅｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓｏｆｄａｉｌｙａｖｅｒａｇｅｏｆｓｕｒｆａｃｅｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅｅｓｔｉｍａｔｅｄｂｙＳＩＭ，ＥｎＫＦａｎｄＤＥｎＫＦ表１ＳＩＭ，ＥｎＫＦ和ＤＥｎＫＦ估計的土壤水分的ＲＭＳＥＴａｂｌｅ１ＲＭＳＥｓｏｆｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅｅｓｔｉｍａｔｅｄｂｙＰｕｒｅ－ＳＩＭ，ＥｎＫＦａｎｄＤｕａｌ－ＥｎＫＦ研究方法表層／（ｍ３·ｍ－３）２４ｈ７２ｈ２４０ｈ根區(qū)／（ｍ３·ｍ－３）２４ｈ７２ｈ２４０ｈ深層／（ｍ３·ｍ－３）２４ｈ７２ｈ２４０ｈＳＩＭ０．１３０．１３０．１３０．１１０．１１０．１１０．０９０．０９０．０９ＥｎＫＦ０．０５０．０６０．０８０．０４０．０５０．０７０．０１０．０１０．０３ＤＥｎＫＦ０．０４０．０５０．０５０．０４０．０３０．０４０．０６０．０５０．０２５結(jié)語本文發(fā)展了基于雙通方法的土壤水分同化方案，將雙ＥｎＫＦ與陸面過程模型ＳｉＢ２相結(jié)合，利用觀測的表層土壤體積含水量同時估計參數(shù)與狀態(tài)變量。通過數(shù)值實驗，一方面對比驗證了雙ＥｎＫＦ的優(yōu)越性，另一方面分析了觀測頻率對ＥｎＫＦ和雙ＥｎＫＦ性能的影響。首先，雙ＥｎＫＦ不僅可以同時優(yōu)化表層的參數(shù)和狀態(tài)變量，次表層沒有可用觀測信息的那些參數(shù)和狀態(tài)變量也可得以優(yōu)化。由于優(yōu)化了參數(shù)，雙ＥｎＫＦ對表層和根區(qū)土壤水分的估計優(yōu)于ＥｎＫＦ。其次，在土壤水分估計方面，雙ＥｎＫＦ受觀測頻率的影

圖２優(yōu)化參數(shù)的ＮＥＲＦｉｇ．２ＮＥＲｓｏｆｎｉｎｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｙＤＥｎＫＦ圖３不同方法估計的表層土壤水分時間變化Ｆｉｇ．３ＴｈｅｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓｏｆｄａｉｌｙａｖｅｒａｇｅｏｆｓｕｒｆａｃｅｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅｅｓｔｉｍａｔｅｄｂｙＳＩＭ，ＥｎＫＦａｎｄＤＥｎＫＦ表１ＳＩＭ，ＥｎＫＦ和ＤＥｎＫＦ估計的土壤水分的ＲＭＳＥＴａｂｌｅ１ＲＭＳＥｓｏｆｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅｅｓｔｉｍａｔｅｄｂｙＰｕｒｅ－ＳＩＭ，ＥｎＫＦａｎｄＤｕａｌ－ＥｎＫＦ研究方法表層／（ｍ３·ｍ－３）２４ｈ７２ｈ２４０ｈ根區(qū)／（ｍ３·ｍ－３）２４ｈ７２ｈ２４０ｈ深層／（ｍ３·ｍ－３）２４ｈ７２ｈ２４０ｈＳＩＭ０．１３０．１３０．１３０．１１０．１１０．１１０．０９０．０９０．０９ＥｎＫＦ０．０５０．０６０．０８０．０４０．０５０．０７０．０１０．０１０．０３ＤＥｎＫＦ０．０４０．０５０．０５０．０４０．０３０．０４０．０６０．０５０．０２５結(jié)語本文發(fā)展了基于雙通方法的土壤水分同化方案，將雙ＥｎＫＦ與陸面過程模型ＳｉＢ２相結(jié)合，利用觀測的表層土壤體積含水量同時估計參數(shù)與狀態(tài)變量。通過數(shù)值實驗，一方面對比驗證了雙ＥｎＫＦ的優(yōu)越性，另一方面分析了觀測頻率對ＥｎＫＦ和雙ＥｎＫＦ性能的影響。首先，，雙ＥｎＫＦ不僅可以同時優(yōu)化表層的參數(shù)和狀態(tài)變量，次表層沒有可用觀測信息的那些參數(shù)和狀態(tài)變量也可得以優(yōu)化。由于優(yōu)化了參數(shù)，雙ＥｎＫＦ對表層和根區(qū)土壤水分的估計優(yōu)于ＥｎＫＦ。其次，在土壤水分估計方面，雙ＥｎＫＦ受觀測頻率的影
【作者單位】： 中國礦業(yè)大學環(huán)境與測繪學院;中國科學院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所甘肅省遙感重點實驗室;
【基金】：國家自然科學基金項目(41101387,91325106) 中國科學院“百人計劃”項目(29Y127D01)資助
【分類號】：S151.9

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本文編號：2546483