[发明专利]基于序列递归滤波三维变分的实测海洋环境数据同化方法

摘要

本发明提供的是一种基于序列递归滤波三维变分的实测海洋环境数据同化方法。包括对海洋环境实测数据进行预处理；计算目标函数值；计算目标函数的梯度值；计算目标函数的极小值；提取实测数据中的空间多尺度信息；更新背景场数据，形成最终的数据同化分析场。本发明对传统的递归滤波三维变分方法进行了改进，依次对不同尺度的信息进行同化，有效地克服了传统三维变分方法无法有效提取多尺度信息的问题；采用高阶递归高斯滤波器，并将高阶递归滤波器的级联形式转化为并联结构，使得递归高斯滤波的递归滤波过程可并行执行，克服了级联的滤波器带来的诸多问题。

主权项

一种基于序列递归滤波三维变分的实测海洋环境数据同化方法，其特征是：步骤一：对海洋环境实测数据进行质量控制和预处理；首先剔除实测数据中的无效数据和异常数据，然后转化为同化所需的数据格式；步骤二：计算目标函数值；利用上一步预处理后的实测数据和背景场数据，通过并联递归滤波器，并给定滤波参数，计算目标函数值；步骤三：计算目标函数的梯度值；基于目标函数值和由切线性和伴随编译器生成的目标函数梯度的源代码，计算目标函数的梯度值；步骤四：计算目标函数的极小值；将目标函数值和目标函数的梯度值输入拟牛顿最小化算法，计算目标函数的极小值，极小值所对应的状态变量即为观测数据的长波估计；步骤五：提取实测数据中的空间多尺度信息；从实测海洋环境数据中减掉步骤四得到的长波估计作为新的实测数据，并调整滤波参数，使其变小，同时使用新的实测数据代替步骤二中的实测数据，重复步骤二到步骤四，顺次提取实测数据中的次长波和短波信息；步骤六：更新背景场数据；进行背景场数据的更新，形成最终的数据同化分析场。