国家自然科学基金(41275106)
- 作品数：11 被引量：44H指数：3
- 相关作者：辜旭赞唐永兰赵军于晓晶王晓玲更多>>
- 相关机构：中国气象局中国人民解放军湖北省气象局更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金公益性行业(气象)科研专项更多>>
- 相关领域：天文地球自动化与计算机技术更多>>
- 基于改进光流法的雷达图像运动估计被引量：9
- 2017年
- 介绍了一种改进的光流方法对天气雷达图像运动进行估计,计算天气雷达图像运动的光流变化,从而得到矢量场。用传统的Horn&Schunck方法中的全局平滑化算子估计时,其对数据的噪声敏感,且难以达到全场最优条件。通过加入改进后的高价平滑算子,可以减少靠向二级最小值的可能。另外,通过加入Lucas&Kanade方法计算局部光流得到小范围的光流场,在小的区域内光流场容易满足最优条件。适当运用平滑处理得到整场的矢量场,并以它作为改进Horn&Schunck方法的初猜场进行计算,且应用二维连续无辐散质量方程约束,同时对得到的风场进行风速以及风向的质量控制,得到比较完整的雷达运动矢量场。通过实验分析发现,改进的光流法优于气象上传统的交叉相关法,且优于单一使用某种光流方法的结果。
- 王志斌肖艳姣吴涛
- 关键词：雷达图像光流法
- 全球(z)双三次数值模式并行算法设计与实现
- 2013年
- 针对双三次数值天气预报模式进行了并行算法研究。采用一维区域分解算法,借鉴块棋盘划分矩阵转置算法,设计和实现了数据转置通信算法,并采取计算与通信重叠技术减小通信时间对并行效率的影响,最终实现了双三次数值天气预报模式的并行算法,并在机群系统上进行了并行性能测试评估。结果表明,实现的双三次数值预报模式并行算法的并行效率较高,设计实现的数据转置通信算法、计算与通信重叠技术取得了较好的效果。
- 赵军吴建平宋君强张磊
- 三次样条函数(格式)准拉格朗日积分方案Ⅰ——准均匀经纬网格样条格式准拉格朗日平流方案与理想场试验被引量：1
- 2016年
- 研究经纬网格三次样条函数(样条格式)变换准拉格朗日平流方案,推导给出样条格式准拉格朗日预报方程通式,设计一种准均匀经纬网格,对气压、气温、风及广义牛顿力(加速度)场做"经纬网格-准均匀经纬网格"双三次曲面拟合,实现各个变量场在球面上的二阶可导,从而显式迭代插值求得上游点路径与预报变量值,上游点气块被限定在具备样条格式的斜率、曲率和挠率之变量场上运动。为验证样条格式求经纬网格上游点的可行性,采用了国际上通行、有效的一套理想场试验方案:平衡流试验、过极地气流试验和Rossby-Haurwitz波试验,用以检验经纬网格样条格式准拉格朗日平流方案的可行性、一致性、精确性及程序正确性。理想场试验表明,样条格式求上游点预报误差来源于三次样条函数"2阶空间余差"数学误差和上游点路径达不到精确轨迹的截断误差,其累积(积分)误差使得波动振幅变平,而波动位相传播无误差,且误差具有收敛性、球面对称性和单调有界性,同时证明,三次样条函数变换能够解决极区经纬网格点过密和极点奇异的经典问题。
- 辜旭赞赵军唐永兰
- 关键词：三次样条函数
- 三次样条函数(格式)准拉格朗日积分方案Ⅱ——样条格式非静力全可压动力框架与密度流试验
- 2016年
- 采用样条格式二阶时空离散预报方程与显式-准拉格朗日积分方案,建立非静力全可压数值模式动力框架,对气压、气温(位温)、风及广义牛顿力(加速度)场做三次样条函数拟合,实现各个变量场二阶可导,并且按牛顿运动定律,显式迭代插值求上游点"三次运动"路径(三维位移)与预报变量值,同时求得一个时间步长三维位移的平均散度场,并以此绝热变率预报压、温场。其中,通过对静力方程做三次样条拟合,可从非静力气压场分离出(满足静力方程)时变的静压场,从而无须引入大气参考廓线,并因此准确(二阶精度)计算出垂直气压梯度力与位移。密度流试验表明,上述非静力全可压动力框架能够模拟出高度非线性的密度流,初步验证样条格式做"三次"数值模式动力框架的一致性和精确性,同时分析了与密度流试验benchmark参考解相比较存在差别的原因。
- 辜旭赞赵军唐永兰
- 关键词：三次样条函数
- 全球质量守恒准均匀经纬网格三次样条函数变换准拉格朗日积分方案与模拟个例
- 2017年
- 三次样条函数(样条格式)为二阶可导非线性格式,但样条格式线性部分是二阶导数中央差。本文在简谐波真解条件下,推导证明二阶导数中央差比一阶导数中央差的空间截断误差以及相速和群速误差均减少一倍。借鉴谱模式动力框架核心思想,高斯网格二维谱变换半隐式-半拉格朗日积分方案,研究准均匀经纬网格样条格式变换显式-准拉格朗日积分方案。引入原始大气运动方程,推导样条格式二阶时空离散准拉格朗日预报方程通式,得出静力守恒气压、气温预报方程,在经纬网格基础上,设计两种基本准均匀经纬网格,通过对压、温、湿、风及广义牛顿力(加速度)场做"经纬网格-准均匀经纬网格"三次样条函数变换,求得"水平双三次曲面+垂直三次样条"拟合上游点三次运动路径,用"匀加速"变率预报风场,进而求得一个时间步长平均"静力平流"三维位移散度场,并用它预报气压场增压和气温场绝热增温,从而实现全球静力质量守恒经纬网格三次样条函数变换显式-准拉格朗日积分方案,经初步积分试验,证明上述动力框架是可行的。
- 辜旭赞赵军唐永兰
- 关键词：三次样条函数
- 2013年湖北一次大暴雨β中尺度分析和模拟诊断
- 本文通过地面加密自动站资料、FY-2E卫星TBB和GFS 0.5°×0.5°再分析场资料,对2013年7月5-6日发生在湖北鄂东的大范围暴雨过程β中尺度系统活动特征进行了研究,并利用WRF中尺度模式输出的高分辨率资料进行...
- 祁海霞； 辜旭赞； 白永清； 林春泽； 王晓玲；
- 关键词：暴雨
- 文献传递
- 论Rossby波在东、西风带中传播与频散Ⅰ——谐波扰动Rosshy波和指数扰动Rosshy波被引量：1
- 2016年
- 传统Bossby波最初求解于局地直角坐标系(Cartesian coordinate)准地转、准水平无辐散正压大气运动微扰方程,在所谓"卢平面"近似下,归于求解一个关于经向风扰动的二阶常微分方程,它存在可在卢-平面经向-纬向传播的简谐波解,其物理机制是,扰动气流在科氏参数随纬度变化(所谓"β效应")作用下的绝对涡度守恒。本文先讨论传统Rossby波二阶常微分方程"经向谐波扰动-纬向简谐波"(谐波扰动Bossby波)通解,指出传统Rossby波只被描述为谐波扰动Bossby波,即在扰动区内形成谐波扰动可在扰动区外作经向-纬向简谐波的连续传播;又讨论数学上存在的"经向指数扰动-纬向简谐波"(指数扰动Bossby波)另一通解,并且分析与比较两个通解的纬向波速与群速诊断方程。认为,谐波扰动和指数扰动"传播"与"频散"可以在相邻边界上保持为分段"零阶"连续且为有界。从而Bossby波定义为:大气运动受到连续或分段"零阶"连续谐波扰动和(或)指数扰动和(或)其它函数扰动、在β效应与绝对涡度守恒作用下、可以在全球(东、西风带)传播与频散的波动,作"纬向简谐波"传播是Bossby波的唯一识别特征。最后,作为对传统Rossby波的补充,单纯用指数扰动Rossby波波速和群速方程,对西风带中的长-中-短波槽脊传播、阻塞高压建立与后退、大槽建立与寒潮,以及气候上的遥响应,做出新的解释,更对东风带中的东风波(倒槽)与台风传播、副热带高压西进与东退,做出传统Bossby波尚不能解释的初步解释。
- 辜旭赞刘羽
- 关键词：ROSSBY波二阶常微分方程
- 论Rossby波在东、西风带中传播与频散Ⅱ--球面Rossby波方程与诊断分析被引量：2
- 2016年
- 从球坐标(Spherical coordinate)非地转、正压水平无辐散大气运动微扰方程出发,推导出球面Rossby波方程,证明球面Rossby波的物理机制仍然是绝对涡度守恒与卢效应,但基本气流以涡度形式参与了卢效应。因球面Rossby波偏微分方程不存在经向-纬向传播的"双向简谐波(传统Rossby波)"解,则将它做经向-纬向求导分离,从而得到关于球面经向风扰动的二阶偏微分方程及与之相应的仅作纬向传播的简谐波解,但待解的二阶偏微分方程不归于数理方程中的任何特殊函数,即证明不存在以连带Legendre函数为通解的Haurwitz波。采用传统Rossby波两个通解,当作球面Rossby波两类特解,做诊断分析表明,传统Rossby波正确反映球面Rossby波的(β-平面近似)"线性部分",但球面Rossby波及其纬向波速和群速都带有地球曲率性,并且存在奇点,其中,球面谐波扰动Rossby波仍然保持槽与脊纬向对称性,但"正弦扰动"与"余弦扰动"Rossby波有一定差别,而球面指数扰动Rossby波槽与脊不具备纬向对称性,后者可以解释东、西风带槽与脊一般为纬向非对称,还可以解释台风的纬向非对称结构。
- 辜旭赞
- 关键词：ROSSBY波二阶偏微分方程
- 论Rossby波在东、西风带中传播与频散Ⅱ——球面Rossby波方程与诊断分析
- 本文从球坐标(Spherical coordinate)非地转、正压水平无辐散大气运动微扰方程出发,推导出球面Rossby波方程,证明球面Rossby波的物理机制仍然是绝对涡度守恒与β效应,但基本气流以涡度形式参与了β效...
- 辜旭赞
- 关键词：ROSSBY波二阶偏微分方程
- 文献传递
- 数值预报模式中双三次曲面地形与水平气压梯度力计算被引量：1
- 2013年
- 利用C3连续双三次曲面拟合了全球数值模式地形曲面;讨论构建了有复杂地形数值模式引入地形追随高度坐标(^z坐标)后,同时引入包含定常斜率、曲率和挠率的双三次曲面地形,又进一步讨论了双三次曲面地形模式大气的水平气压梯度力计算问题。结果表明,对^z坐标模式大气的压、温、湿场,通过做经、纬向三次样条拟合,求得地形斜率"静力平衡"气压差,从而插值(反演)任一水平面(海平面)上的气压场,同时可以求得时变的参考大气,则计算水平气压梯度(力)的精度,完全依赖于插值(反演)对应的水平面(海平面)气压场的计算精度。并指出,理论上可按三次样条的曲率判断,做变量场(地形)的局域或单点平滑。
- 辜旭赞唐永兰
