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多普勒激光雷达风场反演方法研究

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多普勒 激光雷达 反演 方法 研究
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© 1994   气   科   学 2010王 改 利 , 刘 黎 平 , 邱 崇 践 , 等 . 2010. 多 普 勒 激 光 雷 达 风 场 反 演 方 法 研 究 [J ] . 大 气 科 学 , 34 (1) : 143 - 153. 2010. A st of J ] . t , 34(1) : 143 - 日 期   2008 - 10 - 09 , 2009 - 04 - 20 收 修 定 稿资 助 项 目   中 国 气 象 局 资 助 项 目 “ 小 型 车 载 非 相 干 多 普 勒 测 风 激 光 雷 达 系 统 研 制 ” 、 “ 激 光 雷 达 在 2008 奥 帆 赛 气 象 保 障 中 的 应 用 ” , 中 国 气象 科 学 研 究 院 科 研 业 务 费 资 助 项 目 2007 简 介   王 改 利 , 女 , 1973 年 出 生 , 高 级 工 程 师 , 研 究 方 向 : 雷 达 气 象 。 勒 激 光 雷 达 风 场 反 演 方 法 研 究王 改 利 1   刘 黎 平 1   邱 崇 践 2   刘 智 深 3   吕 博 4   牟 容 51 中 国 气 象 科 学 研 究 院 灾 害 天 气 国 家 重 点 实 验 室 , 北 京   1000812 兰 州 大 学 , 兰 州   7301073 中 国 海 洋 大 学 , 青 岛   2661004 山 东 省 气 象 局 , 济 南   2500315 重 庆 市 气 象 局 , 重 庆   401147摘   要   采 用 三 维 变 分 同 化 反 演 (3、 四 维 变 分 同 化 反 演 (4对 多 普 勒 激 光 雷 达 资 料 反 演 风 场 的 方法 进 行 了 研 究 , 利 用 车 载 多 普 勒 激 光 雷 达 在 2008 年 残 奥 会 测 试 赛 期 间 外 场 试 验 取 得 的 数 据 , 反 演 了 海 面 10 m 高度 处 的 风 场 , 并 将 风 场 反 演 结 果 与 浮 标 资 料 进 行 了 对 比 分 析 , 结 果 表 明 : 34 场 反 演 方 法 均 能 实现 近 海 面 风 的 精 细 化 风 场 反 演 , 并 能 反 映 出 风 向 的 变 化 , 反 演 风 场 与 浮 标 数 据 基 本 一 致 , 在 风 速 较 大 的 天 气 情况 , 3 4 演 风 场 的 一 致 性 要 好 于 风 速 较 小 的 天 气 情 况 ; 4 演 方 法 中 以 浮 标 资 料 作 为 背 景场 , 使 得 其 与 浮 标 的 符 合 程 度 要 好 于 3 法 反 演 风 场 ; 反 演 风 场 的 风 向 与 浮 标 风 向 具 有 很 好 的 相 关 关 系 ,反 演 风 场 的 风 速 与 浮 标 风 速 具 有 一 定 的 相 关 关 系 , 反 演 风 场 的 风 向 、 风 速 与 浮 标 的 风 向 、 风 速 之 间 平 均 均 方 根 误差 和 平 均 绝 对 误 差 表 明 , 这 两 序 列 之 间 具 有 一 定 差 别 , 在 风 速 较 小 的 天 气 情 况 下 使 用 时 需 要 注 意 。关 键 词   多 普 勒 激 光 雷 达   三 维 变 分 同 化 反 演   四 维 变 分 同 化 反 演   风 场 反 演   结 果 分 析文 章 编 号   1006 - 9895 (2010) 01 - 0143 - 11       中 图 分 类 号       文 献 标 识 码   L L L B U y j 1000812 L y , L 7301073 y 2661004 S J 2500315 401147 on 34 of to 008 , by by to of 1994 , as in It a be be MS so be 3 4 引 言晴 空 风 与 降 水 过 程 的 触 发 和 发 展 有 着 密 切 联系 , 特 别 是 低 层 辐 合 线 、 切 变 线 等 与 对 流 云 的 产 生密 切 相 关 , 是 提 前 预 报 对 流 云 发 展 的 主 要 气 象 因 子之 一 。 另 外 , 大 型 活 动 的 气 象 保 障 如 奥 运 会 、 机 场的 气 象 保 障 等 领 域 对 风 场 的 精 细 观 测 都 有 强 烈 的 需求 。 多 普 勒 激 光 雷 达 以 其 高 分 辨 率 、 高 精 度 , 在 一定 探 测 范 围 内 能 提 供 晴 空 条 件 下 三 维 风 场 信 息 的 能力 , 引 起 了 世 界 多 个 国 家 的 关 注 和 重 视 。 另 一 方面 , 虽 然 近 年 来 采 用 射 技 术 来 遥 感 海 洋 参数 , 获 取 海 面 风 速 、 风 向 等 参 数 (郄 秀 书 等 , 2009) ,但 海 洋 上 风 的 常 规 观 测 手 段 和 观 测 资 料 还 是 非 常 有限 , 资 料 的 时 空 分 辨 率 也 很 低 , 难 以 满 足 科 研 和 业务 的 多 种 需 求 , 可 利 用 激 光 雷 达 对 海 域 边 界 层 进 行高 时 空 分 辨 率 扫 描 观 测 , 获 取 海 上 边 界 层 三 维 风 场的 精 细 结 构 , 用 于 天 气 过 程 的 精 细 预 报 、 边 界 层 动力 结 构 研 究 、 风 环 境 监 测 和 临 近 预 报 , 对 海 上 交通 、 体 育 活 动 等 的 气 象 保 障 有 重 要 意 义 。国 内 外 已 经 发 展 了 多 套 多 普 勒 激 光 雷 达 系 统 ,主 要 用 来 遥 感 风 场 、 湍 流 和 飞 机 尾 涡 。 002) 利 用 激 光 雷 达 径 向 风 很 好 地 揭 示 了 离 岸 海风 和 向 岸 海 风 的 流 场 结 构 特 征 ; 2001)采 用 了 速 度 方 位 显 示 (方 法 从 激 光 雷 达 观 测资 料 获 得 水 平 平 均 风 , 并 将 结 果 与 探 空 、 风 廓 线 雷达 以 及 模 式 模 拟 结 果 作 了 比 较 ; 004a , 2004b) 将 多 普 勒 激 光 雷 达 资 料 四 维 变 分同 化 (4) 到 大 气 边 界 层 模 式 ( 研 究 边 界 层 微 尺 度 流 场 结 构 并 考察 了 4 同 化 算 法 同 化 激 光 雷 达 资 料 的 性 能 。1997) 采 用 变 分 方 法 从 法 国 - 德 国 机 载 红外 多 普 勒 测 风 激 光 雷 达 ( 反 演 三 维 风 场 ,并 考 察 了 质 量 连 续 方 程 、 边 界 条 件 以 及 目 标 函 数 平滑 项 对 变 分 方 法 效 果 的 影 响 ; 001) 利 用 交 叉 相 关 法 从 V 续 的 像 和R H I 图 像 获 得 了 时 间 平 均 的 水 平 风 场 分 布 。 在 国内 , 胡 宏 伟 和 胡 企 铨 (2000) 对 采 用 术 的 多普 勒 激 光 雷 达 系 统 , 理 论 推 导 了 圆 锥 四 点 扫 描 反 演风 廓 线 的 法 , 刘 金 涛 (2003) 利 用 碘 分 子滤 波 器 作 为 鉴 频 器 实 现 了 非 相 干 脉 冲 激 光 多 普 勒 雷达 测 风 系 统 的 研 制 , 并 表 明 激 光 测 风 雷 达 获 得 的 平 风 垂 直 廓 线 与 气 球 探 空 结 果 大 体 一 致 ,中 国 科 学 院 安 徽 光 学 精 密 机 械 研 究 所 已 建 成 了 采 用基 于 双 准 具 的 测 风 激 光 雷 达 (王 邦新 等 , 2007) , 并 对 合 肥 地 区 对 流 层 的 径 向 风 速 进行 了 初 步 测 量 , 中 国 气 象 科 学 研 究 院 和 中 国 海 洋 大学 联 合 研 制 了 小 型 可 移 动 式 非 相 干 激 光 测 风 雷 达 系统 , 并 在 2006 年 的 青 岛 国 际 帆 船 赛 赛 场 进 行 了 海面 风 场 实 地 测 量 实 验 (盛 春 岩 等 , 2007) 。国 内 激 光 雷 达 多 用 于 气 溶 胶 的 探 测 (白 宇 波等 , 2000 ; 邱 金 桓 等 , 2003) , 有 关 多 普 勒 激 光 雷 达探 测 风 场 的 研 究 较 少 , 仅 仅 利 用 多 普 勒 激 光 雷 达 初步 获 得 了 直 风 廓 线 , 尚 未 见 到 利 用 多 普 勒激 光 雷 达 反 演 三 维 风 场 的 研 究 ; 法 只 能 得到 雷 达 探 测 范 围 内 水 平 平 均 风 场 及 其 随 高 度 的 变化 , 变 分 反 演 方 法 可 以 反 演 大 气 三 维 风 场 的 精 细 结构 , 是 现 代 多 普 勒 天 气 雷 达 和 多 普 勒 激 光 雷 达 趋 于采 用 的 反 演 技 术 。 为 了 考 察 变 分 反 演 方 法 对 激 光 雷达 径 向 速 度 的 反 演 能 力 , 我 们 分 别 进 行 了 多 普 勒 激光 雷 达 资 料 三 维 变 分 同 化 (3) 、 四 维 变 分 同化 (4反 演 风 场 的 研 究 , 并 将 这 两 种 风 场 反演 方 法 应 用 于 2008 年 5 月 在 青 岛 举 办 的 残 奥 会 测试 赛 中 , 对 海 面 10 m 高 度 处 的 风 场 进 行 了 反 演 ,并 与 海 上 浮 标 资 料 进 行 了 对 比 。2   多 普 勒 激 光 雷 达 风 场 反 演 方 法 介 绍2. 1   3 反 演 方 法 介 绍3 风 场 反 演 方 法 是 2006) 提 出 的 ,441大   气   科   学    34 卷1994 , 第 一 步 是 在 低 阶 谱 空 间 反演 一 个 较 为 光 滑 的 三 维 风 场 作 为 背 景 场 , 第 二 步 在格 点 上 反 演 风 的 细 致 结 构 。 反 演 过 程 是 极 小 化 如 下形 式 的 目 标 函 数 :J ( u , v , w) = J r m + J E + J C + (1)其 中 , u、 v、 w 是 需 反 演 的 风 场 的 三 个 分 量 , 背 景 场 约 束 , J r 对 观 测 的 拟 合 , 下 标 m ( m =1 , 2) 表 示 雷 达 标 号 , J E 是 雨 水 含 量 守 恒 方 程 约束 , 对 于 激 光 雷 达 风 场 反 演 该 项 为 0 , J C 是 连 续 方程 约 束 , 光 滑 性 约 束 。第 一 步 反 演 背 景 场 时 将 u、 v、 w 表 示 为 二 阶 勒让 德 多 项 式 展 开 式 :u( x , y , z) =∑2 0 ∑2 0 ∑2 0 x) y) z) , (2)其 中 , x) 、 y) 和 z) 是 勒 让 德 基 函 数 ,v、 w 有 相 似 的 表 达 式 , 这 时 展 开 系 数 a 成 为 反 演量 。 在 这 一 步 中 不 考 虑 背 景 场 约 束 (即 0 , 取权 重 W W 0) 。 第 二 步 是 在 直 角 坐 标 网 格 上反 演 风 场 , 这 时 将 第 一 步 反 演 得 到 的 风 场 作 为 背 景风 场 。2. 2   4D 风 场 方 法 介 绍四 维 变 分 同 化 反 演 风 场 的 基 本 思 路 是 : 将 四 维变 分 同 化 方 法 应 用 到 三 维 云 模 式 , 定 义 价 值 函 数 表征 雷 达 资 料 与 模 式 预 报 结 果 之 间 的 差 别 , 通 过 极 小化 价 值 函 数 得 到 反 演 场 , 价 值 函 数 相 对 模 式 控 制 变量 的 梯 度 由 伴 随 模 式 求 取 。 同 化 模 式 为 一 个 三 维 云模 式 , 但 这 里 不 考 虑 云 模 式 中 的 湿 微 物 理 过 程 , 这样 云 模 式 就 简 化 为 只 包 含 4 个 预 报 方 程 : 3 个 动 量方 程 和 热 力 学 方 程 。 4 个 模 式 预 报 变 量 : 三 维 风 场( u , v , w) 和 位 温 θ 。 这 里 , 我 们 没 有 同 化 反 射 率 因子 , 主 要 因 为 : (1) 在 多 数 情 况 下 , 反 射 率 因 子 守恒 方 程 并 不 满 足 ; (2) 一 些 专 家 的 研 究 指 出 , 与 多普 勒 径 向 速 度 相 比 , 增 加 雷 达 反 射 率 因 子 的 同 化 对风 场 反 演 结 果 影 响 很 小 。 这 样 , 价 值 函 数 的 表 达 式就 简 化 为 :J = ∑σ ,τ , i[η v (V V 2 ] + (3)其 中 , 求 和 针 对 空 间 区 域 σ 、 同 化 窗 τ 、 序 数 i 而 言 ,η v 是 径 向 速 度 的 权 重 系 数 , 简 单 起 见 , η v 取 为 1 ;V V 别 为 预 报 和 观 测 的 径 向 速 度 ; 背 景项 , 它 衡 量 的 是 同 化 窗 初 始 时 刻 模 式 分 析 值 与 背 景场 之 间 的 差 别 ; 罚 项 , 也 称 时 空 平 滑 项 , 罚 项可 以 减 少 “ 噪 音 ” , 加 快 价 值 函 数 极 小 化 收 敛 速 度 ,保 持 同 化 的 稳 定 性 。 1997) 对 算 法做 了 具 体 描 述 , 在 此 就 不 再 赘 述 。文 中 将 激 光 雷 达 径 向 速 度 插 值 到 笛 卡 儿 坐 标 系下 进 行 4 风 场 反 演 , 文 中 加 入 的 背 景 场 为 大气 平 均 场 , 将 激 光 雷 达 观 测 范 围 内 浮 标 的 风 向 、 风速 分 解 为 u、 v 分 量 后 采 用 对 数 风 廓 线 公 式 (见 2. 3节 ) , 订 正 到 不 同 高 度 层 作 为 不 同 高 度 层 的 大 气 平均 风 场 。2. 3   风 场 订 正 到 海 面 10 m 高 度 处 的 水 平 风 场由 于 在 残 奥 会 测 试 赛 中 需 要 提 供 的 是 海 面 10 风 场 分 布 , 文 中 将 3、 4 演 风 场的 最 低 层 风 场 订 正 到 海 面 10 m 处 。大 气 边 界 层 一 般 分 为 两 层 , 即 近 地 面 层 和 埃 克曼 层 。 在 近 地 面 层 , 按 对 数 定 律 , 取 风 速 垂 直 分 布为 (廖 木 星 , 2003) :V z = ln (4)其 中 , V z 是 z 高 度 上 的 风 速 ; 摩 擦 速 度 ; k 是 数 , 常 取 0. 4 ; 海 面 粗 糙 度 ;( z/ l) 是 稳 定 度 订 正 函 数 , 为 z/ 数 ; l 是 度 。通 常 情 况 , 不 知 道 稳 定 条 件 的 话 , 可 以 取 中 性稳 定 条 件 下 计 算 , 此 时 ( z/ l) = 0 , 此 时 就 是 严 格的 对 数 风 廓 线 , 知 道 z 高 度 的 风 速 , 则 10 m 处 的风 速 为V 10 = V z ln z - ln (5)其 中 , 取 值 与 海 面 风 速 有 关 (张 淮 水 等 , 1989) ,文 中 对 风 速 小 于 5 m/ s 时 , 0. 001 m , 风 速 在5~ 15 m/ s 之 间 时 , 0. 003 m , 风 速 大 于 15 m/ 0. 005 m。3   多 普 勒 激 光 雷 达 资 料 预 处 理 及 分 析2008 年 5 月 10~ 15 日 在 青 岛 举 行 了 残 奥 会 测试 赛 , 在 此 期 间 , 中 国 气 象 科 学 研 究 院 和 中 国 海 洋大 学 联 合 研 制 的 车 载 非 相 干 多 普 勒 激 光 雷 达 为 残 奥会 测 试 赛 提 供 了 气 象 服 务 。 本 文 采 用 的 激 光 雷 达 数5411 期  王 改 利 等 : 多 普 勒 激 光 雷 达 风 场 反 演 方 法 研 究 et A    © 1994 。 刘 智 深 等 (2001) 和 刘 金 涛 等(2003) 对 非 相 干 多 普 勒 激 光 雷 达 测 风 原 理 进 行 了详 细 描 述 , 这 里 不 再 赘 述 。 激 光 雷 达 观 测 地 点 为(36. 052° N , 120. 396° E) , 为 使 扫 描 尽 可 能 接 近 海面 , 扫 描 模 式 为 单 仰 角 扫 描 , 扫 描 仰 角 为 1° 。 扫 描范 围 为 覆 盖 了 A、 B 赛 区 (图 中 以 I、 示 ) 的 一个 扇 面 , 切 向 分 辨 率 为 2° , 径 向 分 辨 率 为 10 m , 在能 见 度 比 较 好 的 晴 天 , 测 量 半 径 为 5 右 。图 2   2008 年 5 月 10 日 激 光 雷 达 径 向 速 度 (a、 c) 及 3 场 反 演 结 果 (b、 d) : (a、 b) 15 :05 ; (c、 d) 15 :352   (a , c) b , d) h 30 008 : (a , b) 15 :05 ; (c , d) 15 :353. 1   资 料 预 处 理为 了 减 小 径 向 速 度 噪 声 的 影 响 , 我 们 对 激 光 雷达 径 向 速 度 在 切 向 、 径 向 上 进 行 3 × 3、 3 × 5、 3 ×15、 3 × 25 的 滑 动 平 均 , 图 1 为 激 光 雷 达 2008 年 5月 10 日 14 :56 (北 京 时 , 下 同 ) 的 一 个 径 向 上 径 向速 度 原 始 数 据 及 预 处 理 后 的 对 比 , 从 图 1 可 以 看出 , 原 始 径 向 速 度 沿 径 向 存 在 明 显 的 径 向 速 度 库 间脉 动 , 采 用 3 × 3、 3 × 5、 3 × 15、 3 × 25 的 滑 动 平 均都 能 消 除 这 种 脉 动 , 而 3 × 3 的 滑 动 平 均 在 个 别 库上 存 在 毛 刺 , 3 × 5、 3 × 15 滑 动 平 均 后 差 异 很 小 ,几 乎 重 合 , 并 能 保 持 拐 点 处 的 大 梯 度 特 征 , 3 × 25的 滑 动 平 均 在 a 点 过 于 平 滑 , 为 了 有 效 保 留 径 向 速度 的 特 征 信 息 , 文 中 采 用 的 预 处 理 方 法 为 3 × 5 的滑 动 平 均 。3. 2   多 普 勒 激 光 雷 达 数 据 分 析雷 达 资 料 的 质 量 取 决 于 雷 达 的 发 射 和 接 收 性能 、 雷 达 系 统 的 精 确 定 标 等 过 程 。 为 了 在 风 场 反 演时 采 用 比 较 可 靠 、 合 理 的 雷 达 数 据 , 我 们 对 获 取 的图 1   径 向 速 度 预 处 理 对 比 分 析1   of 气   科   学    34 卷1994 (1) 通 过 前 后 资 料 对 比 , 某 一 次 或 几 次 径 向 速度 值 存 在 明 显 的 跳 变 , 认 为 这 种 情 况 很 可 能 是 雷 达信 号 处 理 单 元 处 理 有 误 , 对 这 种 资 料 进 行 了 剔 除 ,在 文 中 没 有 进 行 风 场 反 演 。(2) 将 能 探 测 到 的 浮 标 站 资 料 转 换 成 径 向 速度 , 与 激 光 雷 达 在 浮 标 站 位 置 的 径 向 速 度 进 行 对比 , 如 果 差 异 过 大 , 认 为 这 种 情 况 可 能 是 雷 达 定 标不 准 , 这 种 资 料 在 文 中 也 没 有 进 行 风 场 反 演 。通 过 这 两 种 方 法 剔 除 掉 一 些 不 确 定 的 观 测 数据 , 这 些 数 据 占 观 测 数 据 的 6 %左 右 。图 3   2008 年 5 月 10 日 浮 标 风 向 随 时 间 的 变 化3   of h 0 0084   风 场 反 演 结 果 及 分 析我 们 采 用 了 3 和 4 两 种 方 法 对 激光 雷 达 资 料 进 行 了 风 场 反 演 , 并 对 反 演 结 果 与 激 光雷 达 能 探 测 到 的 浮 标 的 数 据 资 料 进 行 了 对 比 。4. 1   3D 反 演 结 果图 2 为 2008 年 5 月 10 日 两 个 时 次 激 光 雷 达 的径 向 速 度 图 及 3 反 演 的 风 场 分 布 , 图 中 箭 头表 示 风 场 的 方 向 , 颜 色 表 示 风 速 。 从 激 光 雷 达 径 向速 度 图 (图 2a、 c) 可 以 看 出 , 右 下 角 为 东 南 风 , 左上 角 为 东 北 风 , 反 演 的 风 场 与 径 向 速 度 图 一 致 。 从反 演 的 风 场 分 布 图 (图 2b、 d) 可 以 看 到 : 在 15 :05 ,浮 标 A (图 中 A 位 置 ) 、 浮 标 B (图 中 B 位 置 ) 位 置的 风 向 均 为 东 风 , 在 15 :35 , 浮 标 A 处 转 为 东 南 风 ,浮 标 B 处 仍 为 东 风 。 图 3 给 出 了 2008 年 5 月 10 日浮 标 站 的 风 向 、 风 速 随 时 间 的 变 化 [浮 标 A (36°02. 27′ N , 120° 24. 61′ E) , 浮 标 B ( 36° 03. 06′ N ,120° 26. 586′ E) , 浮 标 C (36° 0. 977′ N , 120° 26. 41′ E) ,浮 标 D (36° 01′ N , 120° 27′ E) ]。 对 照 图 3 可 以 看 到 ,在 15 :05 , 浮 标 A、 B 的 风 向 也 是 东 风 , 到 15 : 30时 , 浮 标 A 由 东 风 转 为 东 南 风 , 浮 标 B 仍 为 东 风 。由 以 上 的 分 析 可 以 看 出 , 3 反 演 的 风 场 与 激光 雷 达 径 向 速 度 一 致 , 在 浮 标 A、 B 的 位 置 , 与 浮标 测 得 的 10 均 风 向 具 有 较 好 的 一 致 性 , 并能 反 映 出 风 向 随 时 间 的 变 化 。图 4 为 2008 年 5 月 12 日 两 个 时 次 的 激 光 雷 达径 向 速 度 图 和 3 演 的 风 场 分 布 , 3反 演 的 风 向 为 西 北 风 , 与 径 向 速 度 图 相 符 。 从 图 4 场 分 布 可 以 看 出 , 在 10 :43 , 在 浮 标 A 位 置 ,风 向 为 西 北 偏 西 方 向 , 从 浮 标 A 的 资 料 可 以 得 到 该点 的 风 向 为 294° , 在 浮 标 B 位 置 , 风 向 为 西 北 方向 , 从 浮 标 B 的 资 料 可 以 得 到 该 点 的 风 向 为 308° ,反 演 和 浮 标 的 风 向 一 致 性 很 好 。 从 图 4a 的 风 场 分布 还 可 以 看 到 , 浮 标 B 位 置 的 风 速 大 于 浮 标 A 位置 的 风 速 , 但 从 浮 标 资 料 来 看 , 这 两 个 位 置 的 风 速基 本 相 同 , 反 演 的 风 速 与 浮 标 资 料 有 一 些 差 异 , 针对 这 种 差 异 , 我 们 将 浮 标 B 的 风 速 根 据 对 数 风 廓 线公 式 换 算 到 激 光 雷 达 在 浮 标 B 位 置 的 测 量 高 度 上的 风 速 , 并 转 换 成 径 向 速 度 , 与 激 光 雷 达 在 浮 标 的 径 向 速 度 进 行 了 比 较 , 发 现 激 光 雷 达 在 浮 标B 位 置 测 量 的 径 向 速 度 (9. 4 m/ s) 比 浮 标 B 的 风向 、 风 速 转 换 的 径 向 速 度 (7. 5 m/ s) 大 了 25 % ; 从图 4b 的 风 场 分 布 可 以 看 出 在 15 :17 , 在 浮 标 A、 , 风 向 均 为 西 北 方 向 , 从 浮 标 A、 B 资 料 显 示的 风 向 分 别 为 312° 、 309° , 风 向 的 一 致 性 很 好 。 从图 4b 的 风 场 分 布 还 可 以 看 到 , 浮 标 B 位 置 的 风 速大 于 浮 标 A 位 置 的 风 速 , 从 浮 标 资 料 来 看 , 也 是 浮标 B (8. 2 m/ s) 的 风 速 大 于 浮 标 A (6. 3 m/ s) 的 风速 , 这 与 3 场 反 演 相 一 致 。4. 2   4 反 演 结 果许 小 永 等 (2004) 的 研 究 表 明 : 背 景 场 可 以 改善 和 弥 补 资 料 缺 值 对 同 化 反 演 的 负 面 影 响 。 因 此 ,4 化 反 演 风 场 时 , 以 浮 标 资 料 作 为 背 景 场 ,同 时 由 于 浮 标 B 位 于 激 光 雷 达 探 测 范 围 的 边 缘 , 因此 文 中 选 择 浮 标 A 数 据 作 为 四 维 变 分 同 化 反 演 的背 景 场 。 由 于 浮 标 A 的 数 据 是 滞 后 1 小 时 传 输 到青 岛 市 气 象 局 , 因 此 , 对 4 同 化 反 演 风 场 分为 两 种 情 况 , 第 一 , 以 邻 近 时 刻 浮 标 资 料 作 为 背 景场 同 化 反 演 风 场 ; 第 二 , 以 前 1 小 时 浮 标 资 料 为 背景 场 同 化 反 演 风 场 。4. 2. 1   以 邻 近 时 刻 浮 标 资 料 作 为 背 景 场 的 风 场 反演 结 果图 5 为 2008 年 5 月 10 日 两 个 时 次 4 反7411 期  王 改 利 等 : 多 普 勒 激 光 雷 达 风 场 反 演 方 法 研 究 et A    © 1994   同 图 2 , 但 为 2008 年
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