申请/专利权人：北京城市气象研究院

申请日：2022-08-18

公开（公告）日：2024-06-14

公开（公告）号：CN115356460B

主分类号：G01N33/24

分类号：G01N33/24;G06F17/12

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.14#授权;2022.12.06#实质审查的生效;2022.11.18#公开

摘要：本发明公开了一种基于简化的四维变分同化获得高精度土壤湿度的方法，该方法中，通过采用蒸发比作为可调因子来简化四维变分同化算法，所述蒸发比还能够改进潜热模拟，进一步提高最终表层土壤湿度的准确性，另外通过采用蒸发比作为可调因子来简化四维变分同化算法使得四维变分具有物理意义，而且是全局同化，相对于相传统的滤波算法从理论上也能够提高其准确性能。

主权项：1.一种基于简化的四维变分同化获得高精度土壤湿度的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1，通过运行集成陆面模式获取待测区域的蒸发比；步骤2，调取待测区域的SMAP表层土壤湿度；步骤3，将所述获取的蒸发比作为该待测区域的蒸发比初始值，利用蒸发比作为可调因子来简化四维变分同化算法，从而构建代价函数；步骤4，通过解算所述代价函数的最小值获得同化后的表层土壤湿度；在所述步骤3中，所述代价函数为下式一： 其中，θ表示格点表层土壤湿度；γss表示裸土蒸发比；γss′表示上一步迭代裸土蒸发比；γsv表示植被下垫面土壤蒸发比；γsv′表示上一步迭代植被下垫面土壤蒸发比；λ表示Langrange乘子；θobs表示SMAP表层土壤湿度；Δz表示表层土壤深度； 表示表层根系百分比；Etr表示植被蒸腾量；q0表示入渗；q1表示流出流量；C1θ、Cθ、和都表示权重；t0表示同化窗口开始时间；t1表示同化窗口结束时间；所述格点表层土壤湿度θ通过下式二获得： 其中，θG表示混合像元表层土壤湿度；furban表示格点城市地表分类所占百分比；fwater表示格点水体地表分类所占百分比；所述入渗通过下式三获得：q0＝P+Sm-Eg-Runoff三其中，P表示降水量；Sm表示积雪融水量；Eg表示土壤蒸发；Runoff表示地表径流；所述流出流量通过下式四获得： 其中，K1表示表层导水率；ψ表示土壤基质势；Z表示土壤深度；所述权重通过协方差的倒数确定；所述权重通过下式五获得： 通过对代价函数求一阶变分，得到对应的Euler-Lagrange方程组，其中，所述Euler-Lagrange方程组如下式六所示： 其中，λ表示Langrange乘子，t表示时间；C1θ、Cθ、和都表示权重；θ表示格点表层土壤湿度；θobs表示SMAP表层土壤湿度；Δz表示表层土壤深度；q1表示流出流量；t1表示同化窗口结束时间；γss表示裸土蒸发比；γss′表示上一步迭代裸土蒸发比；γsv表示植被下垫面土壤蒸发比；γsv′表示上一步迭代植被下垫面土壤蒸发比，通过更新蒸发比的方法更新土壤蒸发结果，从而修订表层土壤湿度；通过式六的方程组即可实时更新获得Langrange乘子λ；进而更新蒸发比的取值，通过变分为零，代价函数取极值即可迭代获得土壤蒸发比最优解，从而得到同化后的表层土壤湿度。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京城市气象研究院 基于简化的四维变分同化获得高精度土壤湿度的方法

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