变分资料同化系统中背景误差协方差的模拟

项目名称： 变分资料同化系统中背景误差协方差的模拟

项目编号： No.41375115

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 天文学、地球科学

项目作者： 王曰朋

作者单位： 南京信息工程大学

项目金额： 70万元

中文摘要： 变分同化作为一种极具发展潜力的资料同化技术现已成为当今气象资料同化发展的主要方向，而背景误差协方差矩阵B能对信息传播和平滑，其相关系数包含大气状态变量的平衡性质，可使观测资料得到更为有效的利用。矩阵B元素庞大，由此带来Hessian矩阵条件数非常大，导致目标泛函凸性很差，最优下降算法迭代次数增加。为了从现有的资料中尽可能多的提取信息，优化算法，对背景误差协方差的合理设计和较为真实的描述变得尤为重要。 通常是将模式变量向控制变量经过物理、垂直和水平变换，并有选择的使用递归滤波，相关模式，谱变换等技巧，达到对矩阵B定性描述的目的。本项目拟在水平变换中引入二维对偶树复小波变换，探索和建立背景误差协方差模拟的改进方法，并与现有的模拟方法作对比实验，阐明复小波变换在水平误差函数非均匀性和各向异性模拟方面所体现的优越性，为进一步改善变分同化系统，增强数值预报能力提供理论和应用上的依据。

中文关键词： 资料同化；不确定量化；反问题；混沌多项式展开；稀疏正则化

英文摘要： As a kind of promising and potential data assimilation technique,the variational data assimilation have so far become one of the main development directions.The background error covariance matrix,B, spread and smooth information, and its correlation coeff

英文关键词： data assimilation；quantification of uncertainty；inverse problem；polynomial chaos expansion；sparsity regularization