數(shù)據同化算法是將模式模擬和觀測數(shù)據相融合的方法論,POD/NLS-4DVar算法是一種先進的數(shù)據同化算法,該算法融合了當前主流的兩大同化算法（集合卡爾曼濾波EnKF和四維變分同化算法4DVar）的優(yōu)勢,但依然存在發(fā)展的空間,本論文旨在針對該算法待發(fā)展之處,提出解決策略、進一步完善POD/NLS-4DVar算法。POD/NLS-4DVar作為一種混合數(shù)據同化算法（4DEnVar）,采用基于集合的同化算法估算背景誤差協(xié)方差B的策略,即用有限集合樣本估算B,這種策略會因取樣不足導致虛假相關,基于集合的同化算法一般通過局地化過程消除樣本不足造成的虛假相關,而局地化方案的不同選擇也必然會影響到其最終的同化效果。本論文分別提出了兩種局地化策略,即自適應局地化方案和集合擴展局地化方案,將其應用到POD/NLS-4DVar算法,并通過Lorenz-96為預報模式的同化系統(tǒng)進行算法驗證,驗證結果如下:將自適應局地化方案引入到POD/NLS-4DVar算法,由于采用了稀疏技術和EOF分解技術,構造的稀疏流自適應修訂（Sparse Flow-Adaptive Moderation,SFAM）局地化框架的計算... 

【文章來源】：山東農業(yè)大學山東省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

SFAM方案的不同參數(shù)（ds,m,q,r）的均方根誤差Fig.5Timestepsofrootmeansquare(RMS)errorsfordifferentparameters(ds,m,q,r)ofSFAM

中國科學院大氣物理研究所陸面數(shù)據同化系統(tǒng)（LDAS-IAP/CAS-1.0）是由田向人（2010）發(fā)展的，該系統(tǒng)將 POD-4DVar 同化方法、參數(shù)率定方法 EnPOD_P、傳輸模型 CMEM 耦合到通用陸面模式 NCAR/CLM 中，是一種全新的陸面數(shù)據同統(tǒng)（賈炳浩，2011）。Tian et al.（2008，2009）采用 POD-4DVar 同化算法，利用亮溫數(shù)據作為觀測，以通用陸面模式 NCAR/CLM3.0 為模式平臺，同化土壤濕度，建立陸面數(shù)據同化系統(tǒng)。該陸面數(shù)據同化系統(tǒng)基于一個雙通優(yōu)化框架，同化過含兩個通道：采用 POD-4DVar 同化方法同化微波亮溫資料得到土壤濕度的分析值用一種新的參數(shù)率定方法 SCE-UA 對觀測算子（輻射傳輸模型）的幾個關鍵參數(shù)率定（Tian et al., 2009）。本論文使用的陸面數(shù)據同化系統(tǒng) LDAS-IAP/CAS 在 Tt al.（2009）的基礎上更換了參數(shù)率定方法，現(xiàn)用方案為 EnPOD_P 參數(shù)率定方法DAS-IAP/CAS 系統(tǒng)的主要構成有預報模式（預報算子）、觀測數(shù)據、同化算法、算子、強迫數(shù)據（驅動模式），下面對組成要素分別進行介紹，系統(tǒng)框架見圖 8。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]An Economical Approach to Flow-Adaptive Moderation of Spurious Ensemble Correlations and Its Application in the Proper Orthogonal Decomposition-Based Ensemble Four Dimensional Variational Assimilation Method[J]. ZHANG Hong-Qin,TIAN Xiang-Jun,ZHANG Cheng-Ming.  Atmospheric and Oceanic Science Letters. 2015(05)
[2]GRACE terrestrial water storage data assimilation based on the ensemble four-dimensional variational method PODEn4DVar:Method and validation[J]. SUN Qin,XIE ZhengHui,TIAN XiangJun.  Science China Earth Sciences. 2015(03)
[3]An Economical Approach to Four-dimensional Variational Data Assimilation[J]. 王斌,劉娟娟,王曙東,成巍,劉娟,劉成思,Ying-Hwa KUO.  Advances in Atmospheric Sciences. 2010(04)
[4]Effects of sample density on the assimilation performance of an explicit four-dimensional variational data assimilation method[J]. TIAN XiangJun & XIE ZhengHui ICCES/LASE, Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China.  Science in China（Series D:Earth Sciences）. 2009(11)
[5]An explicit four-dimensional variational data assimilation method[J]. QIU ChongJian, ZHANG Lei & SHAO AiMei Key Laboratory of Arid Climatic Changing and Reducing Disaster of Gansu Province, College of Atmospheric Sciences, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China.  Science in China（Series D:Earth Sciences）. 2007(08)
[6]Development of a Chinese land data assimilation system:its progress and prospects[J]. Li Xin~(1**) Huang Chunlin~1 Che Tao~1 Jin Rui~1 Wang Shugong~l Wang Jiemin~1 Gao Feng~1 Zhang Shuwen~2 Qiu Chongjian~2 Wang Chenghai~2 (1.Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute,Chinese Academy of Sciences,Lanzhou 730000,China;2.College of Atmospheric Sciences,Lanzhou University,Lanzhou 730000,China).  Progress in Natural Science. 2007(08)
[7]中國陸面數(shù)據同化系統(tǒng)研究的進展與前瞻[J]. 李新,黃春林,車濤,晉銳,王書功,王介民,高峰,張述文,邱崇踐,王澄海.  自然科學進展. 2007(02)
[8]關于集合Kalman濾波的理論和方法的發(fā)展[J]. 劉成思,薛紀善.  熱帶氣象學報. 2005(06)
[9]Estimating the Soil Moisture Profile by Assimilating Near-Surface Observations with the Ensemble Kalman Filter （EnKF）[J]. 張述文,李吳睿,張衛(wèi)東,邱崇踐,李新.  Advances in Atmospheric Sciences. 2005(06)
[10]數(shù)據同化——一種集成多源地理空間數(shù)據的新思路[J]. 李新,黃春林.  科技導報. 2004(12)

博士論文
[1]區(qū)域冬小麥估產的遙感數(shù)據同化技術研究[D]. 姜志偉.中國農業(yè)科學院 2012



本文編號：3027750