幾種順序數(shù)據(jù)同化方法的比較研究.pdf

1、近年來(lái),數(shù)據(jù)同化的研究逐漸成為了當(dāng)前地球科學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題,在大氣海洋等方面均扮演著舉足輕重的角色。而作為數(shù)據(jù)同化中連接觀測(cè)與模型模擬預(yù)測(cè)核心橋梁的數(shù)據(jù)同化算法也迅速發(fā)展起來(lái),主要包括連續(xù)數(shù)據(jù)同化方法和順序數(shù)據(jù)同化方法。
　　順序數(shù)據(jù)同化方法最早是由控制理論中經(jīng)典的Kalman濾波方法發(fā)展而來(lái)。近幾年來(lái),為了克服Kalman方法在非線性系統(tǒng)中應(yīng)用的不足,基于集合的順序數(shù)據(jù)同化方法得到了快速的發(fā)展,并且已經(jīng)擴(kuò)展出不同類(lèi)型,諸如集

2、合Kalman濾波,迭代集合Kalman濾波,確定性集合Kalman濾波,集合轉(zhuǎn)換Kalman濾波等。
　　本文主要介紹了幾種基于集合的數(shù)據(jù)同化方法,針對(duì)這些方法做了相關(guān)數(shù)值試驗(yàn)。首先,針對(duì)集合Kalman濾波、確定性集合Kalman濾波和集合轉(zhuǎn)換Kalman濾波這三種濾波方法,以Lorenz-96模型為預(yù)報(bào)模式,利用均方根誤差作為評(píng)價(jià)濾波的性能指標(biāo),在Matlab上進(jìn)行一系列仿真計(jì)算,觀察它們各自的同化效果。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步探

3、究集合數(shù)、觀測(cè)誤差、放大因子、定位半徑等對(duì)不同濾波方法的影響。其次,在Lorenz-63模型基礎(chǔ)上,對(duì)集合Kalman濾波,迭代集合Kalman濾波和迭代擴(kuò)展Kalman濾波這三種方法進(jìn)行了類(lèi)似上述數(shù)值試驗(yàn)的參數(shù)敏感性比較。實(shí)驗(yàn)表明:
　　(1)在集合數(shù)很大時(shí),集合Kalman濾波出現(xiàn)比較好的同化性能,但是計(jì)算量要求高,而確定性集合Kalman濾波則彌補(bǔ)了集合Kalman濾波在集合數(shù)較小時(shí)的不足;
　　(2)在相同的觀測(cè)數(shù)目