全球海浪模式背景误差的静态集合样本构造及其在数据同化和预报中的应用

发布时间：2020-06-24 19:06

【摘要】：本文提出一种最佳静态集合样本的构造方法，利用不同时段内海浪有效波高的模拟偏差构造静态集合样本，并将其与由模拟结果和观测资料统计的模式误差进行概率密度分布及时空相关性分析，结果表明24h间隔有效波高偏差与后者的相关性最好，称为最佳静态集合样本，可用于近似背景误差。基于上述最佳静态集合样本，对背景误差相关结构进行统计分析。将所构造的静态集合样本应用于滤波同化调整过程，采用MASNUM海浪模式，利用Jason-1卫星高度计数据，开展了全球海域海浪同化实验，实验结果表明，基于最佳静态集合样本的海浪同化调整，可以有效的改善海浪模式的模拟效果。最后利用上述海浪资料同化模块开展三组海浪数值预报实验，将模式预报结果与NDBC浮标资料和卫星高度计资料进行对比，实验结果表明，基于最佳静态集合样本的海浪数据同化有效地提高了海浪数值模式的预报能力。
【学位授予单位】：国家海洋局第一海洋研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P731.33
【图文】：

资料同化,循环流程

图 1-1 资料同化循环流程 6h 资料同化循环中，背景场是一个 6h 的预报到背景场或称为第一猜值的“观测资料”，模式的果这种模式变量所产生的“资料”的种类与实际量转化为观测变量oy （例如卫星辐射率资料或资料的第一猜值可以表示为 bH x，这里 H 是观模式变量转换为观测空间场值。观测资料值和模为“观测增量”或“修正量”。分析ax 可以通过模权重W 的修正量得到，其中W 是由估计的预报决定的： abobx x Wy Hx

示意图,调整网,格点,示意图

0if 是对应的格点场的零次迭代估计（图1-2）。图 1-2 同化调整网格点示意图（Kalnay，1991）网格点（小圆圈）、不规则分布的观测点（三角）及格点 i（红色圆点）的影响半径（大圆圈）的示意图。在第一估计之后，以下的迭代值由“逐步订正”得到： 1 121niniKn O nik k kn n ki iKnikkw f ff fw 这里nif 是格点 i 上的第n次迭代值，Okf 是格点 i 周围的第 k 个观测，nkf 是观测点k 上的第n次估计值（通过周围格点的插值获得），2 是观测误差方差与背景误差方差的比率的估计。niK 是距离格点 i 为nR内的观测值总数。权重nikw 可用不同方式来定义。Cressman（1959）定义SCM的权重为：2 22 22 22 20n n ikik ik nn iknik ik nR rw r RR rw r R 这里2ikr 是格点ir和观测点kr之间的距离的平方。影响半径nR可以随着迭代次数而变化。尽管SCM是一种经验方法，但是它简单经济，并能产生合理的分析。Bratseth（1986）证明，如果不是用以上的经验公式而是选?

【参考文献】