学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于Lorenz-96模式的集合平方根滤波同化方法研究

作　者: 王文强
导　师: 张述文
学　校: 兰州大学
专　业: 气象学
关键词: 资料同化集合平方根滤波 Lorenz-96模式集合卡曼滤波
分类号: P413
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 181次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

在大气和海洋科学研究中，随着卫星雷达等各种非常规资料迅速增加和模式的模拟能力加强，作为“把各种时空上不规则的零散分布的观测融合到基于物理规律的模式当中”的同化技术，在大气海洋的研究中扮演着越来越重要的角色。近几年来，一种新的同化方法——集合平方根滤波受到人们广泛的关注和研究。现有的研究成果初步表明，集合平方根滤波是一种具有业务应用潜力的同化方法。国内在集合平方根滤波方面的研究开展得比较晚，因此对集合平方根滤波资料同化方法研究具有重要的科学价值和现实意义。集合平方根滤波与集合卡曼滤波一样是利用随流型演变的背景场误差协方差来进行资料分析，这是在目前变分同化中难以实现的，也是变分同化中存在的主要问题之一。与需要对观测添加随机扰动的具有随机性质的集合卡曼滤波相比，集合平方根滤波不需对观测添加随机扰动，克服可能的抽样误差，并且当观测空间不相关时，不需求逆矩阵。因此，我们选取集合平方根滤波作为本论文的同化方案。当然，集合平方根滤波也同样存在滤波发散、分析变量不平衡等问题，必须采用其它技巧(如方差扩大、减小影响半径等)来克服。本文利用数据同化界广泛采用的Lorenz-96模式，通过一系列精心设计的数值试验来检验集合平方根滤波同化技术的性能，考察其同化效果。主要研究包括观测误差、采样误差、观测稀疏度及其影响半径和集合数大小对于集合平方根滤波同化质量的影响。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
第一章绪论  7-11
  1.1 资料同化的概念与方法  7-9
  1.2 研究集合卡曼滤波资料同化方法的意义和必要性  9
  1.3 本论文研究目的、主要内容和创新点  9-11
    1.3.1 研究目的  10
    1.3.2 主要研究内容  10-11
第二章集合卡曼滤波的理论和发展  11-29
  2.1 引言  11
  2.2 集合卡曼滤波的主要思路和计算流程  11-19
    2.2.1 卡曼滤波  11-14
    2.2.2 扩展卡曼滤波  14-15
    2.2.3 集合卡曼滤波  15-16
    2.2.4 集合平方根滤波----(Ensemble square root filter)  16-19
  2.3 集合卡曼滤波发展过程  19-21
  2.4 集合卡曼滤波的优点  21-22
  2.5 集合卡曼滤波存在的问题  22-24
  2.6 集合卡曼滤波与四维变分在理论上的比较  24-26
    2.6.1 集合卡曼滤波与四维变分的等价性  24
    2.6.2 集合卡曼滤波与四维变分的区别  24-26
  2.7 几种变形集合卡曼滤波方案的介绍  26-27
  2.8 集合卡曼滤波当前主要研究进展及发展趋势  27-28
  2.9 本章小结  28-29
第三章基于Lorenz-96模式的集合平方根滤波的同化试验  29-47
  3.1 引言  29
  3.2 预报模式和分析系统  29-30
  3.3 集合平方根滤波同化试验  30-47
    3.3.1 试验一:观测资料误差对集合平方根滤波性能的影响  30-31
    3.3.2 试验二:研究局地化和方差放大方法对同化效果的影响  31-38
    3.3.3 试验三:考察观测稀疏程度和影响半径对同化效果的影响  38-43
    3.3.4 试验四:集合数及局地化对集合平方根滤波同化方法的影响  43-47
第四章总结与讨论  47-50
  4.1 主要研究结论  47-49
  4.2 尚待进一步研究的问题  49-50
参考文献  50-52
致谢  52

基于Lorenz-96模式的集合平方根滤波同化方法研究

内容摘要

全文目录

相似论文