基于集合卡爾曼濾波全球臭氧衛(wèi)星觀測資料同化試驗(yàn)研究.pdf

1、臭氧(O3)是大氣中重要的微量氣體之一，對全球氣候變化有著重要的影響。不斷發(fā)展的氣候模式為我們研究全球臭氧分布提供了很好的平臺。資料同化技術(shù)則為我們提高模式預(yù)報(bào)精度提供了一種有效的方法。隨著資料同化技術(shù)的發(fā)展，集合卡爾曼濾波得到了廣泛的應(yīng)用和研究。相比于常規(guī)資料，衛(wèi)星在分辨率、空間范圍、時空一致性等方面有著很大的優(yōu)勢。使用集合卡爾曼濾波方法對衛(wèi)星臭氧資料進(jìn)行同化，為模式提供更為合理的初始場，進(jìn)而提高模式臭氧預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，有著重要的意義。

2、
　　為了推動我國臭氧資料同化研究，本文基于集合卡爾曼濾波同化理論，結(jié)合通用地球系統(tǒng)模式(CESM)構(gòu)建了CESM-ENSRF同化預(yù)報(bào)系統(tǒng)，并利用該系統(tǒng)進(jìn)行了衛(wèi)星臭氧資料同化試驗(yàn)，對同化效果進(jìn)行了評價。
　　本文的主要研究成果及結(jié)論:
　　(1)本文成功移植并安裝了CESM模式，通過CESM模式的預(yù)報(bào)場可以看到，模式能模擬出對流層及平流層的全球臭氧分布，其垂直分布結(jié)構(gòu)與實(shí)際情況較為一致，是研究全球臭氧分布變化的一個很好

3、的平臺。
　　(2)基于集合卡爾曼濾波同化理論，結(jié)合CESM地球系統(tǒng)模式，完成了CESM-ENSRF系統(tǒng)的構(gòu)建。系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計(jì)理念，主要包括6個子模塊:輸入輸出模塊、加擾模塊、分析統(tǒng)計(jì)模塊、同化系統(tǒng)主模塊、通用庫以及周邊處理程序。
　　(3)系統(tǒng)構(gòu)建過程考慮了卡爾曼濾波同化中的幾個關(guān)鍵問題:初始擾動、協(xié)方差膨脹、協(xié)方差局地化、集合成員數(shù)，引入了相關(guān)方案。通過同化試驗(yàn)對協(xié)方差膨脹的兩種方案進(jìn)行了比較，最終綜合使用了兩種方