數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)的誤差處理方法研究.pdf

1、隨著人類對環(huán)境認識水平的不斷提高，越來越多的地球觀測數(shù)據(jù)正有序合理地被分析和利用。數(shù)據(jù)同化方法作為融合模型信息與觀測信息的有力紐帶，近年來在地球科學中得到了迅速發(fā)展，目前無論是在理論方法的研究還是在實用同化系統(tǒng)的構(gòu)建方面都取得了重要的研究進展。然而，數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)中的誤差問題一直是制約數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸，如何合理、有效地減少數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)的不確定性問題，已成為發(fā)展數(shù)據(jù)同化方法所必須面臨的問題。
　　在實際的同化系統(tǒng)中，如果沒有對誤

2、差進行處理，或者是處理得不好，在同化過程中就比較容易造成模型預報大幅度偏離觀測數(shù)據(jù)的問題，產(chǎn)生濾波發(fā)散現(xiàn)象，最終導致同化系統(tǒng)不穩(wěn)定。針對數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)的誤差問題，本文主要做了以下研究工作：
　?。?）分析了順序數(shù)據(jù)同化方法和連續(xù)數(shù)據(jù)同化方法中的誤差機理及來源，對兩種方法中的誤差問題進行了比較。簡要概述了模型誤差和觀測誤差的估計過程，針對集合數(shù)據(jù)同化中的誤差處理方法進行了綜述，簡要羅列了幾種具有代表性的誤差處理方法。
　?。?）

3、詳細分析了經(jīng)典Kalman濾波中的誤差產(chǎn)生過程，針對Kalman濾波不適用于非線性系統(tǒng)和易于發(fā)散的特點，實現(xiàn)了一種基于Cholesky方法分解誤差協(xié)方差矩陣的Kalman濾波改進算法，并在Lorenz混沌系統(tǒng)上研究了改進濾波的性能。結(jié)果顯示，改進后的濾波與Kalman濾波相比，對同化系統(tǒng)的誤差有明顯的改善效果。
　　（3）針對觀測誤差問題，以大氣污染物擴散問題為研究背景，以二維平流擴散模型為預報模型、集合Kalman濾波為數(shù)據(jù)同化