刘柏年
- 作品数：20 被引量：23H指数：3
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- 相关领域：天文地球自动化与计算机技术电子电信理学更多>>
- 基于逆向局地化的确定性分析集合生成方法及系统
- 本发明公开了一种基于逆向局地化的确定性分析集合生成方法及系统，方法实施步骤包括基于控制变量分析值、预报集合状态平均值、局地化的预报误差协方差平方根矩阵三者计算分析状态均值，构造状态变量分析误差协方差矩阵的平方根矩阵并为每...
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- 文献传递
- 球面小波背景误差协方差模型的设计
- 2014年
- 在全球变分资料同化系统中设计和实现了基于球面小波的背景误差协方差(B)模型。引入框架理论构造了球面小波函数;设计了一个基于球面小波变换的全球B矩阵模型;分别通过理想数值试验和在全球变分同化系统中的实现对新模型的有效性进行了验证。试验结果表明:基于球面小波的背景误差协方差模拟方法能够克服由有限背景误差样本引入的取样噪声,能估计出真实的背景误差相关函数;在全球变分同化系统中新模型能够模拟出在物理和动力上正确和有效的背景误差结构函数。
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- 关键词：背景误差协方差变分资料同化数值天气预报
- 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
- 多源卫星观测数据在全球四维变分同化系统中的应用
- 首先描述了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了阐述；其次通过观测数据的统计分析,说明了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,而且能够提高其它种类观测数据的同化...
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- 关键词：数值天气预报四维变分资料同化卫星观测数据
- 集合四维变分资料同化研究进展被引量：3
- 2016年
- 背景误差协方差矩阵的精确定义是构建高水平资料同化系统的先决条件。传统四维变分资料同化(4D-Var)方法将观测资料处理转化成以动力模式为约束的泛函极小化问题,通过调整控制变量,使指定时间窗口内由控制变量得到的模式预报结果与实际观测资料之间的偏差达到最小。该方法在同化窗口内可以利用模式的切线性和伴随隐式地改变背景误差协方差,能够在某种程度上满足快速发展的天气过程。但是大部分业务中心的四维变分资料同化系统仍采用静态化的背景误差协方差矩阵模型来缓解背景误差协方差矩阵的维度问题,即矩阵维数远大于可用信息量。随着计算机科学的迅猛发展,维度问题可以进一步通过集合的方法缓解。集合四维变分资料同化就是基于这一目标通过构造多个能反映出背景误差协方差分布特征的样本集合来弥补可用信息量的不足。该方法目前已在ECMWF、Mete-France等业务中心实现业务化,为确定性四维变分资料同化系统提供流依赖背景误差协方差估计。简要介绍了集合四维变分资料同化方法的基本原理;其次以ECMWF为例,概述了四维变分资料同化系统的业务现状,重点阐述了系统在开发过程中需要解决的扰动、滤波、校正等一些关键技术;最后探讨集合四维变分资料同化系统目前存在的问题和未来可能的研究方向。
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- 变分资料同化中伴随敏感度计算优化技术
- 2020年
- 针对变分资料同化中目标泛函梯度计算复杂和实现困难等问题,研究了离散伴随敏感度计算优化技术。首先通过与梯度直接计算方法的比较,说明了伴随方程在变分资料同化中的重要作用,通过理论推导和分析展示了当分析变量维数特别巨大时伴随敏感度计算方法在计算效率方面的显著优势;其次考虑到在伴随敏感度计算中Jacobian矩阵是重要影响因素,结合大气预报方程组离散格式分析了伴随方程中Jacobian矩阵的稀疏性及非零元素分布特征;再次,针对变分资料同化中Jacobian矩阵的稀疏性给出了一种压缩存储策略;最后利用有向无环图对函数计算、切线性和伴随计算过程进行了表示,通过示例说明了基于计算图顶点消除的伴随代码优化技术,采用顶点消除方法对四维变分资料同化极小化过程中调用的热点伴随程序进行优化改进后,将大大减小计算量。
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- 关键词：资料同化
- 基于深度学习的混合数据同化方法
- 本发明公开了基于深度学习的混合数据同化方法，包括建立基于BNN模型的预测模型，预测模型包括BNN模型和四阶龙格‑库塔积分法；BNN模型包括第一卷积层、双线性层和第二卷积层；第一卷积层的卷积核的数量为5，第二卷积层的卷积核...
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- 集合背景误差方差中小波阈值去噪方法研究及试验被引量：10
- 2017年
- 背景误差方差的集合估计值中带有大量采样噪声,在应用之前需进行降噪处理.区别于一般的高斯白噪声,采样噪声具有空间和尺度相关性,部分尺度上的噪声能级远大于平均能级.本文针对背景误差方差中采样噪声的特征,引入小波阈值去噪方法,并根据截断余项的小波系数分布特征发展了一种计算代价很小,能自动修正阈值的算法.一维理想试验结果表明,该方法能滤除大量采样噪声,提高背景误差方差估计值的精度.相对于原来的小波阈值方法,修正阈值后减少了因部分尺度上噪声能级过大导致的残差,去噪后的RMSE减少了13.28%.将该方法应用在实际的集合资料同化系统中,结果表明,小波阈值方法优于谱方法,阈值修正后能在不影响信号的前提下增大小波去噪强度.
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- 关键词：小波去噪
- 一种用于超强台风的快速飞沫热通量计算方法
- 本发明公开了一种用于超强台风的飞沫热通量计算方法，应用于耦合海洋‑大气‑波浪‑沉积物传输模式系统，方法包括以下步骤：计算白冠覆盖率W<Sub>H1</Sub>，根据W<Sub>H18</Sub>的分段区间重新定义了风速函...
- 蓝云杰孙迪夫冷洪泽宋君强曹小群余意刘柏年赵成武赵娟
- 基于贝叶斯MCMC方法的资料同化技术研究
- 2018年
- 在贝叶斯理论框架下,提出基于马尔科夫链蒙特卡罗(MCMC)算法估计非线性模型初始状态和模式误差概率密度分布的一种新方法。首先利用贝叶斯方法,导出了非线性动力系统中未知初始状态和模式误差分布规律的后验概率密度函数(PDF),将每个参数的后验边缘PDF的数学期望当作未知参数估计值。其次采用自适应Metropolis算法以后验PDF分布为极限不变分布来构造Markov链,即对未知参数进行重要性抽样,并利用收敛后的样本序列计算数学期望,从而得到初始状态和模式误差的估计值。然后利用初始状态和模式误差样本序列定量计算了未知参数的一维后验分布和相互之间的二维后验分布,后者定量描述了初始状态和模式误差之间的相关关系。最后通过数值试验结果说明该方法能有效地估计非线性动力系统的初始条件,具有较好的同化效果。
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- 关键词：非线性模型资料同化
