幾種順序數(shù)據同化方法的比較研究.pdf

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

2、合Kalman濾波,迭代集合Kalman濾波,確定性集合Kalman濾波,集合轉換Kalman濾波等。
　　本文主要介紹了幾種基于集合的數(shù)據同化方法,針對這些方法做了相關數(shù)值試驗。首先,針對集合Kalman濾波、確定性集合Kalman濾波和集合轉換Kalman濾波這三種濾波方法,以Lorenz-96模型為預報模式,利用均方根誤差作為評價濾波的性能指標,在Matlab上進行一系列仿真計算,觀察它們各自的同化效果。在此基礎上,進一步探

3、究集合數(shù)、觀測誤差、放大因子、定位半徑等對不同濾波方法的影響。其次,在Lorenz-63模型基礎上,對集合Kalman濾波,迭代集合Kalman濾波和迭代擴展Kalman濾波這三種方法進行了類似上述數(shù)值試驗的參數(shù)敏感性比較。實驗表明:
　　(1)在集合數(shù)很大時,集合Kalman濾波出現(xiàn)比較好的同化性能,但是計算量要求高,而確定性集合Kalman濾波則彌補了集合Kalman濾波在集合數(shù)較小時的不足;
　　(2)在相同的觀測數(shù)目