[发明专利]一种应用于四维变分同化系统的扰动模式构建方法

摘要

本发明涉及气象数据处理和预测技术领域，提出一种应用于四维变分同化系统的扰动模式构建方法，包括以下步骤：从一组大气扰动方程出发，得到以扰动气压Π′n+1为变量的亥姆霍兹方程，从n＝0时刻开始，依次求解亥姆霍兹方程得到n+1时刻的扰动变量集合x′n+1；判断当前时刻是否到达观测时刻t，若否，则令求解得到的n+1时刻的扰动变量x′n+1替代扰动变量x′n，然后继续求解其亥姆霍兹方程；若是，则将到达观测时刻t的扰动变量x′t输入四维变分同化系统，计算其观测余差及极小化结果，判断极小化结果是否满足预设的计算精度，若否，则回到n＝0时刻对初始扰动变量集合x′0中各个变量进行调整，然后重新依次求解其亥姆霍兹方程；若是，则结束扰动模式积分过程。

主权项

1.一种应用于四维变分同化系统的扰动模式构建方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：从GRAPES系统相关的一组大气扰动方程出发，由扰动纬向风速u′、扰动经向风速v′、扰动垂直风速w′、扰动气压Π′ⁿ⁺¹、扰动比湿q′和扰动位温θ′组成扰动变量集合x′，并构造以n+1时刻扰动气压Π′ⁿ⁺¹为变量的亥姆霍兹方程；其中，扰动变量集合x′为包含所有待求解扰动变量的集合，即x′＝{u′,v′,w′,Π′,q′,θ′}；/nS2：求解所述亥姆霍兹方程，由n时刻扰动气压Π′ⁿ得到n+1时刻的扰动气压Π′ⁿ⁺¹，再由n+1时刻的扰动气压Π′ⁿ⁺¹分别计算n+1时刻的扰动纬向风速u′ⁿ⁺¹、扰动经向风速v′ⁿ⁺¹、扰动垂直风速w′ⁿ⁺¹、扰动比湿q′ⁿ⁺¹、扰动位温θ′ⁿ⁺¹，得到n+1时刻的扰动变量集合x′ⁿ⁺¹；/nS3：从n＝0时刻开始，对扰动模式进行连续积分：将S2步骤计算得到的n+1时刻的扰动变量集合x′ⁿ⁺¹更替为扰动变量集合x′ⁿ，并设置n＝n+1，然后跳转执行S2步骤，直到当前计算的时刻n为观测时刻t；/nS4：将S3步骤中得到的扰动模式积分结果接入四维变分同化系统，计算其观测余差R，然后将所述观测余差R输入极小化过程，判断极小化过程的计算结果是否满足预设的计算精度，若否，则回到n＝0时刻对初始扰动变量集合x′⁰中各个变量进行调整，跳转执行S2步骤；若是，则将该初始扰动变量集合x′⁰作为最优分析增量进行输出，并结束扰动模式积分过程，完成扰动模式的构建。/n