利用变分结合正则化方法对高度计风速资料调整海面风场的研究

利用变分结合正则化方法,对高度计风速资料在无辐散和有辐散两种情形下的背景风场进行调整,同时进行了数值试验.试验表明:高度计风速对背景风场的调整有积极作用,特别是高度计沿轨区域风场调整效果更为明显.对高度计后向散射截面进行了敏感性试验,当后向散射截面存在随机扰动时,利用高度计风速调整海面风场具有较强的抗噪性.最后进行实例试验,结果表明该方法是切实可行的.     

雷达回波资料反演海洋波导的算法和抗噪能力研究

利用海洋环境中大气波导的参数化模型及电磁波传播的地型抛物方程,建立电磁波传播正问题,获得电磁波传播功率损耗.结合正演模式,通过遗传算法反演出大气波导参数,并对遗传算法参数的设置进行了讨论,对反演系统进行了抗噪能力的分析.发现当误差小于10%时,遗传算法仍能保持较高的反演精度;当误差大于10%时,该算法的精度开始受到显著的影响.研究结果可能会对雷达仪器设计和应用提供参考. 关键词： 波导 电磁波传播方程 遗传算法 反演     

利用Bayesian-MCMC方法从雷达回波反演海洋波导

应用贝叶斯-蒙特卡罗（Bayesian-MCMC）方法将海洋波导参数的先验信息描述为先验概率密度,结合雷达回波资料（电磁波传播损耗）,得到待反演海洋波导参数的后验概率密度,用马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）-Gibbs采样器采样后验概率密度分布,并用样本最大似然估计值作为对海洋波导参数分布的估计.数值实验结果表明,该方法对先验信息进行了有效利用,反演精度高于遗传算法的反演精度.该方法较为充分利用先验信息,得到解的概率分布,即解的不确定性分析,这在实际应用中有一定的参考价值. 关键词： 波导 电磁波传播损耗 贝叶斯-蒙特卡罗 概率分布     

Variational regularization method of solving the Cauchy problem for Laplace＇s equation： Innovation of the Grad-Shafranov （GS） reconstruction

The simplified linear model of Grad-Shafranov （GS） reconstruction can be reformulated into an inverse boundary value problem of Laplace＇s equation. Therefore, in this paper we focus on the method of solving the inverse boundary value problem of Laplace＇s equation. In the first place, the variational regularization method is used to deal with the ill- posedness of the Cauchy problem for Laplace＇s equation. Then, the ＇L-Curve＇ principle is suggested to be adopted in choosing the optimal regularization parameter. Finally, a numerical experiment is implemented with a section of Neumann and Dirichlet boundary conditions with observation errors. The results well converge to the exact solution of the problem, which proves the efficiency and robustness of the proposed method. When the order of observation error δ is 10-1, the order of the approximate result error can reach 10-3.     

合成孔径雷达资料反演海面风场的正则化方法研究

针对基于散射计地球物理模型函数的合成孔径雷达资料反演海面风场中背景风向存在很大误差的问题,提出了利用正则化方法反演海面风场,并通过L曲线准则对正则化参数进行最优选择,然后对该方法进行仿真试验.试验结果显示,正则化方法反演海面风场的风速和风向的反演精度均优于变分同化方法,分析不同真实风向情况下的反演精度表明,真实风向在45°和135°附近时,风速反演的精度高,真实风向在0°和90°时,风向反演的精度高,这种现象与地球物理模型函数中后向散射截面相对于风向的导数相关. 关键词： 合成孔径雷达 正则化 L曲线准则 变分同化     

垂直天线阵观测信息反演大气折射率廓线

利用垂直天线阵观测得到的电磁场信息建立目标泛函,从电磁波抛物方程传播模式出发,利用偏微分方程最优控制中的伴随方法研究大气折射率廓线反演问题. 针对反演的不适定性,采用正则化思想对目标泛函进行改造,并根据变分同化思想构建反演迭代格式. 数值模拟试验验证了理论算法的可行性. 由于采用分步Fourier算法求解电磁波抛物方程传播模式和伴随模式过程中产生的固有误差随着传播距离的增加累积增大,反演廓线在传播距离较远时不能收敛于观测廓线. 在这种情况下,引入较好的初猜廓线和背景场可以有效地改进反演结果. 关键词： 大气折射率 电磁波抛物方程 变分伴随 正则化     

正则化方法同化多普勒天气雷达资料及对降雨预报的影响

基于三维变分同化(3DVAR)的思想,提出一种适用于多普勒天气雷达资料直接同化的正则化方法.从寻求Y^o=H(X)带有偏差δ的极小模解出发,引入正则化思想,并给出与3DVAR方案不同的新代价函数.针对2008年8月14日发生在北京地区的一次局地暴雨过程,设计了一组数值试验,并采用L曲线准则后验选取最优正则化参数.数值结果表明:正则化方法和3DVAR方案均能有效同化多普勒雷达资料,雷达径向速度的同化效果明显好于反射率因 关键词： 多普勒雷达资料 正则化 3DVAR 降雨预报     

二维非线性重力惯性波和孤立波存在可能性的讨论

本文讨论地球流体运动浅水波模式中非频散的周期解以及孤立波产生的可能性。首先,利用常微分方程的定性理论得到了浅水波存在的条件与浅水波解的解析表达式。在问题退化的过程中,发现当某物理量产生非线性孤立波解时,必伴随着其它物理量无界,因此认为系统根本不存在所谓的孤立波解。接着本文引进了广义能量(即拟能)的概念,指出当外界特定影响促使拟能产生微小变化时,此时系统会产生孤立波,最后得到了区别KdV方程的孤立波解的解析表达式。     

ON NONLINEAR GRAVITY TRAVELLING WAVE

In this paper, a two--layer model with dispersive and dissipative effects but without Co-?iolis effect is investigated. It is proved that in the model, under certain parameter condi-tions, there exists monotone travelling wave as well as oscillation travelling wave in additionto the nonlinear periodic solution and solitary wave. The conditions for their existence areprovided. It is particularly pointed out that the pattern of the oscillation travelling wave issimilar to that of the pressure upwelling wave of a squall line which passes certain region.     

计算涡度的新方法

提出应用一维数值微分算法求取观测风场的涡度场,并与中央差分方法作了比较.结果表明,一维数值微分算法稳定、可行且计算精度较高,对较小尺度的天气系统具有较强的识别能力. 关键词： 数值微分 吉洪诺夫正则化 正则化解