[发明专利]基于逆向局地化的确定性分析集合生成方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于逆向局地化的确定性分析集合生成方法及系统，方法实施步骤包括基于控制变量分析值、预报集合状态平均值、局地化的预报误差协方差平方根矩阵三者计算分析状态均值，构造状态变量分析误差协方差矩阵的平方根矩阵并为每个集合成员计算分析增量；针对每个集合成员根据分析状态均值、分析增量求和，得到每个集合成员的最终的分析状态集合作为初始状态集合。本发明通过改进局地化方案和分析集合生成方式，一方面可以更好地去除采样误差和远距离伪相关，另一方面可以生成一个分析离散度更趋向于分析误差的集合，最终使得资料同化的性能得到明显提升，获得更为准确可靠的数值预报问题的初始状态。

主权项

1.一种基于逆向局地化的确定性分析集合生成方法，其特征在于实施步骤包括：1)使用上一个阶段的分析状态集合成员独立运行N个预报模式，得到N个预报集合成员根据N个预报集合成员计算预报集合状态平均值2)将N个预报集合成员分别减去预报集合状态平均值得到的预报集合偏差矩阵作为预报误差协方差矩阵的平方根矩阵其中为第i个预报集合成员减去预报集合状态平均值得到的第i个预报偏差向量，为预报集合状态平均值；3)使用5阶紧支权重函数构造相关矩阵的平方根矩阵C1/2，然后计算局地化的预报误差协方差平方根矩阵Zb；4)结合观测算子，计算投影到观测空间的局地化背景误差协方差平方根矩阵Yb：5)基于投影到观测空间的局地化背景误差协方差平方根矩阵Yb、观测误差协方差矩阵R，计算增益矩阵(Yb)TR‑1以作为观测更新向量的权重矩阵：6)计算预报集合状态平均值在观测空间的投影其中H(·)为在观测空间的投影函数；7)基于观测状态在观测空间的投影y^o和预报集合状态平均值在观测空间的投影得到更新向量8)基于增益矩阵(Yb)TR‑1计算控制变量的分析误差协方差矩阵Pw,a；9)基于增益矩阵(Y^b)^TR^‑1、更新向量控制变量的分析误差协方差矩阵P^w,a三者，计算控制变量分析值10)基于控制变量分析值预报集合状态平均值局地化的预报误差协方差平方根矩阵Z^b三者，计算分析状态均值11)基于局地化的预报误差协方差平方根矩阵Zb、控制变量的分析误差协方差矩阵Pw,a，计算带局地化信息的状态变量分析误差协方差矩阵Pa；12)构造状态变量分析误差协方差矩阵的平方根矩阵Za；13)根据状态变量分析误差协方差矩阵的平方根矩阵Z^a、相关矩阵的平方根矩阵C^1/2，为每个集合成员计算分析增量14)针对每个集合成员，将分析状态均值与分析增量求和，得到每个集合成员的最终的分析状态，其集合作为初始状态集合