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全新气象卫星资料 变分同化和质量保邹晓蕾97870307491
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前言 章 资料同化概述 1 1.1 资料同化是干什么的? 1 1.2 热力学变量和大气状态方程 6 1.3 数值天气预报中的大气控制方程 12 第2章 线代数和统计方法 15 2.1 引言 15 2.2 内积和线映的伴随映 15 . 二乘拟合 16 2.4 高斯分布 17 2.5 优选似然估计 19 2.6 拟合误差 20 2.7 线回归 21 2.8 拉格朗日乘子 2.9 方差估计 24 2.10 结束语 26 第3章 插值 27 3.1 引言 27 3.2 多项式函数拟合 27 3.3 局部多项式函数拟合 30 3.4 区域多项式函数拟合 37 3.5 引入背景场 44 3.6 逐步订正 46 3.7 很优插值 48 3.8 位势场的背景误差协方差 51 3.9 结束语 54 第4章 滤波 55 4.1 引言 55 4.2 傅里叶变换 55 4.3 不同尺度的方差贡献 56 4.4 混淆 57 4.5 非递归滤波器 58 4.6 滤波器设计 61 4.7 递归滤波器 65 4.8 经验集合模态分解 66 4.9 结束语 69 第5章 极小化 70 5.1 引言 70 5.2 泛函极值 70 5.3 标量函数、梯度和Hesse矩阵 73 5.4 极小化迭代、线搜索与收敛速度 75 5.5 速下降法和牛顿法 77 5.6 共轭梯度法 77 5.7 搜索方向的秩一更新公式 79 5.8 搜索方向的秩二更新公式 80 5.9 L-BFGS方法 81 5.10 线搜索方法 82 5.11 结束语 84 第6章 伴随模式 85 6.1 引言 85 6.2 伴随常微分方程 85 6.3 非线模式 86 6.4 切线模式 87 6.5 伴随模式 89 6.6 伴随变量与拉格朗日乘子之间的等价关系 91 6.7 解析伴随模式方程 92 6.8 数值伴随模式的计算程序编写 99 6.9 伴随模式在和对研究中的应用 104 6.10 结束语 107 第7章 微波温度计探测资料 109 7.1 引言 109 7.2 携带微波温度计的极轨环境卫星计划 110 7.3 极轨卫星轨道特点 112 7.4 辐吸收和发 117 7.5 两点定标方程和观测资料误差 119 7.6 辐吸收和发权重函数 122 7.7 快速辐传输模式 124 7.8 通道特点、扫描模式、视场、权重函数 129 7.9 ATMS条带噪声分析与减噪 138 7.10 风云三号卫星微波温度计 147 7.11 AMSU-A亮温的相对 149 7.12 结束语 154 第8章 三维变分资料同化 155 8.1 引言 155 8.2 确定数学公式 155 8.3 统学公式 158 8.4 构造B矩阵的NMC方法 160 8.5 构造B矩阵的递归滤波器 165 8.6 3D-Var和卡尔曼滤波比较 168 8.7 AMSU-A液态水路径反演和云检测 169 8.8 偏差估计和偏差订正 172 8.9 AMSU-A资料同化对定量降水预报的影响 183 8.10 附加说明 188 第9章 四维变分同化 189 9.1 引言 189 9.2 4D-Var公式和利用伴随模式的梯度计算 189 9.3 控制重力波振荡的惩罚方法 193 9.4 含有“开-关”过程的物理参数化方案的伴随算子 194 9.5 完整物理过程4D-Var全球同化系统研发 195 9.6 完整物理过程区域伴随模式系统研发 196 9.7 参数估计 198 9.8 增量4D-Var资料同化方法 200 9.9 4D-Var与扩展卡尔曼滤波和集合卡尔曼滤波方法的比较 202 9.10 附加说明 203 0章 GPS无线电掩星技术 204 10.1 引言 204 10.2 GPS和LEO卫星轨道特征以及GPS掩星计划 205 10.3 超相位延迟和超多普勒频移 208 10.4 弯角和影响参数 211 10.5 折率反演 213 10.6 折率和弯角的局地观测算子 214 10.7 弯角的非局地线跟踪观测算子 218 10.8 超相位延迟的非局地切线连接观测算子 221 10.9 多路径现象的发生与检测 222 10.10 观测误差源 226 10.11 液态云和冰云的影响 228 10.12 温度、气压和水汽反演 2 10.13 卫星微波温度计探测资料的发后校准 5 10.14 结束语 242 1章 GOES成像仪 244 11.1 引言 244 11.2 GOES卫星高度 244 11.3 GOES计划和瞬时几何视场特 245 11.4 AHI和ABI仪器特征 250 11.5 云检测 253 11.6 ABI偏差特征 261 11.7 GOES成像仪资料同化 267 11.8 GOES和POES遥感资料的同时同化 268 11.9 结束语 277 2章 卫星资料中的热带气旋及其环境 278 12.1 引言 278 12.2 热带气旋概述 279 1. AHI观测到的台风玛莉亚(2018) 282 12.4 AMSU-A和ATMS台风暖核反演 296 12.5 锥形扫描微波辐计AMSR2和MWRI 305 12.6 微波湿度计MHS、ATMS、MWHS和MWHS2 319 12.7 TOMS和OMPS总柱臭氧卫星资料 329 12.8 红外高光谱大气垂直探测仪AIRS、IASI和CrIS 338 12.9 涡旋初始化 345 12.10 附加说明 352 参考文献 353 索引 381
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