干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 草原生态系统模式中参数不确定性导致的模拟结果不确定性研究

Arid

	草原生态系统模式中参数不确定性导致的模拟结果不确定性研究
其他题名	A Study of Simulation Uncertainties Caused by Parameter Uncertainties in a Grassland Ecosystem Model
	谢东东 1; 孙国栋 2; 邵爱梅 3; 穆穆 4
来源期刊	气候与环境研究
ISSN	1006-9585
出版年	2013
卷号	18 期号:3 页码:375-386
中文摘要	基于五变量草原生态系统理论模式,应用与参数有关的条件非线性最优扰动(CNOP-P)方法,探讨了由参数不确定性导致的草原生态系统模式模拟结果的不确定性问题。参数的不确定性可能来源于观测和(或)对物理过程描述等的不确定性。选取了五变量草原生态系统模式中具有物理意义的32个模式参数进行数值试验。试验结果表明,对所考察的32个模式参数,在一定的不确定性和给定的优化时刻范围内,单独优化每个参数所得CNOP-Ps的联合模态与同时优化32个参数所得CNOP-P的模态并不相同。比较了上述两类参数误差以及随机参数误差对草原生态系统模拟的差异。随机参数误差与上述优化方法所得参数误差的不确定性范围大小相同。数值结果表明,同时优化32个参数所得CNOP-P类型参数误差使得草原生态系统模拟的不确定性程度最大。这种影响表现在使得草原生态系统转变为沙漠生态系统,或者使得草原生态系统转变为具有更多生草量的草原生态系统。上述数值结果不依赖于优化时间和参数不确定性程度的大小。这些数值结果建议我们应当考虑多参数的非线性相互作用来研究草原生态系统模式模拟的不确定性问题,并且揭示出CNOP-P方法是讨论上述问题的一个有用的工具。
英文摘要	The uncertainties in grassland ecosystem simulations caused by uncertainties in the parameters were studied using a theoretical five-variable grassland ecosystem model and a conditional nonlinear optimal perturbation (CNOP-P) method. Uncertainties in the parameters may originate in uncertainties in the observations and/or descriptions of the physical processes associated with the parameter, amongst other things. 32 model parameters that have physical meanings in the five-variable grassland ecosystem model were selected for use in numerical experiments. The results showed that when these parameters had the same degree of uncertainty, and the same optimization time, the combination of CNOP-Ps optimized for each parameter was different from the CNOP-P optimized for all 32 model parameters. The authors compared the grassland ecosystem simulations with the two types of parameter errors described above and with random parameter errors with the same degree of uncertainty as the optimized parameter errors. It was concluded that the CNOP-P for the 32 model parameters optimized at the same time led to the maximum uncertainty in the grassland ecosystem simulation, which was that the grassland ecosystem was either transformed into a desert ecosystem or another grassland ecosystem with more biomass. These results were independent of the size of the parameter uncertainties and the optimization time, and they show that nonlinear interactions between several parameters in the model are important to the uncertainties in the grassland ecosystem simulation. The results also imply that the CNOP-P method is a useful tool for assessing uncertainties in the grassland ecosystem simulation.
中文关键词	参数不确定性 ; 草原生态系统 ; 模拟结果不确定性 ; 条件非线性最优扰动
英文关键词	Parameter uncertainty Grassland ecosystem Simulation uncertainty Conditional nonlinear optimal perturbation
语种	中文
国家	中国
收录类别	CSCD
WOS类目	METEOROLOGY ATMOSPHERIC SCIENCES
WOS研究方向	Meteorology & Atmospheric Sciences
CSCD记录号	CSCD:4850075
来源机构	兰州大学
资源类型	期刊论文
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/229926
作者单位	1.兰州大学大气科学学院, 半干旱气候变化教育部重点实验室;;大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室, 兰州, 甘肃 730000, 中国; 2.中国科学院大气物理研究所, 大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室, 北京 100029, 中国; 3.兰州大学大气科学学院, 半干旱气候变化教育部重点实验室, 兰州, 甘肃 730000, 中国; 4.中国科学院海洋研究所, 海洋环流与波动重点实验室;;大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室, 北京 100029, 中国
推荐引用方式 GB/T 7714	谢东东,孙国栋,邵爱梅,等. 草原生态系统模式中参数不确定性导致的模拟结果不确定性研究[J]. 兰州大学,2013,18(3):375-386.
APA	谢东东,孙国栋,邵爱梅,&穆穆.(2013).草原生态系统模式中参数不确定性导致的模拟结果不确定性研究.气候与环境研究,18(3),375-386.
MLA	谢东东,et al."草原生态系统模式中参数不确定性导致的模拟结果不确定性研究".气候与环境研究 18.3(2013):375-386.