基于远场可变孔径的贝塞尔函数拟合法求单模光纤模场直径

模场直径作为单模光纤的一个重要参数,远场可变孔径法是GB.15972.45-2008中推荐的测量方法。本文分析了单模光纤中传播光场的分布,其中光场的模式行为是亥姆霍兹方程的解,理论上应满足贝塞尔函数。对此,本文基于远场可变孔径法提出一种利用贝塞尔函数拟合光纤出射光场分布,进而由拟合得到的模场分布曲线计算模场直径。与目前常用的远场可变孔径法相比,在测量数据正常时,本方法与常用方法测量精度相当。当测量数据存在误差时,本方法仍能保证测量结果的稳定性与准确性。

数值预报同化系统中观测资料误差分析

在观测资料同化系统中,观测误差均方差与背景场误差均方差共同决定着观测信息与背景场信息的相对重要性以及这些信息在空间及不同变量间的扩展方式,故在资料同化系统中起到决定性作用。因此,观测误差均方差的合理估计是非常重要的。采用贝塞尔函数拟合方法,从探空观测资料与背景场的偏差(IV)协方差中分离出探空资料的观测误差均方差与模式的背景场误差均方差;再从其他观测资料偏差协方差中扣除背景场误差均方差来估计其它观测误差均方差。观测误差均方差分析使用2006年8月1—31日观测资料,国家气象中心T213L31全球中期分析预报系统的6小时预报作为背景场。结果显示估计的观测误差均方差是比较合理的。

L波段探空仪温度资料误差分析

我国探空观测业务已逐步用L波段探空仪取代59型探空仪。为了解L波段探空仪观测质量,利用观测资料减模式背景场的差(简称OMB)的统计分析技术和贝塞尔函数拟合法分离观测误差技术,分析了2005年3—5月我国36个L波段探空仪探测的温度误差特性。结果表明,L波段和59型的OMB平均偏差差别不大,一般都在0.2℃之内。而温度随机误差在500～300hPa减小约0.2℃,在00时300hPa以上,有更明显的减小,达0.4℃,约占59型观测误差的四分之一。

全球资料同化中误差协方差三维结构的准确估计与应用Ⅰ:观测空间协方差的准确估计

观测误差与背景误差协方差在四维资料同化和业务资料分析系统中起到决定性作用,它决定着观测信息与背景初猜值信息的相对重要性以及这些信息在空间及不同变量间的扩展方式。由于实际大气的真值并不知道,需要发展不同的技巧来估计观测误差与背景误差协方差,其中在观测空间利用观测与背景初猜值之差来分离观测误差与背景误差协方差的方法估计出的结果较为准确,其估计出的观测误差可直接用于资料分析系统中,背景误差可作为标尺来度量其他方法估计结果的可靠性。文章采用国家气象中心T213L31全球中期分析预报系统的6 h预报作为背景初猜场及同时段冬夏两个季节的北半球探空,利用贝塞尔函数拟合方法来分离观测误差与背景误差协方差,并比较了东亚区、北美区、欧洲区3个探空资料均匀密集区的区域与季节变化结果。结果表明,观测空间拟合方法所要求的水平均质、各向同性在欧洲区和北美区成立程度较好,在东亚区略差,使用时需要斟酌。此外均方差区域间差别较大,在冬季明显大于夏季,温度场偏大0.2 K,风场偏大0.9 m/s。温度场在400 hPa以下与150 hPa以上,背景误差略小于观测误差,而在200—300 hPa,背景误差略大一些。风场的特点与温度场比较一致。温度与风场背景误差主要集中在前40波,并在20波左右达到最大,水平相关季节区域差别不大,而温度垂直相关比风场窄,两者相关范围比较大的波数主要集中在前20波。此外利用贝塞尔函数拟合方法获得结果的分析表明,在质量场中不同区域季节间温度误差的稳定性要明显好于高度场,涡度散度的稳定性要明显好于流函数和势函数,特别是对于特征长度更为明显。这表明利用贝塞尔函数拟合方法获得的结果对校准在全球资料同化中采用温度、涡度散度作为资料同化的分析变量具有一定的优势。