球面小波背景误差协方差模型的设计

曹小群，张卫民，宋君强，刘柏年

国防科学技术大学计算机学院，长沙 410073

球面小波背景误差协方差模型的设计

曹小群，张卫民，宋君强，刘柏年

国防科学技术大学计算机学院，长沙 410073

在全球变分资料同化系统中设计和实现了基于球面小波的背景误差协方差（B）模型。引入框架理论构造了球面小波函数；设计了一个基于球面小波变换的全球B矩阵模型；分别通过理想数值试验和在全球变分同化系统中的实现对新模型的有效性进行了验证。试验结果表明：基于球面小波的背景误差协方差模拟方法能够克服由有限背景误差样本引入的取样噪声，能估计出真实的背景误差相关函数；在全球变分同化系统中新模型能够模拟出在物理和动力上正确和有效的背景误差结构函数。

背景误差协方差；球面小波；变分资料同化；数值天气预报

1 引言

以高性能计算为基础的数值天气预报（NWP）技术能有效克服一般预报方法产品不够丰富、可用预报时效短、海量气象观测数据处理能力弱等缺点，已经成为气象部门制作业务天气预报的根本科学途径。全球大气资料同化是把全球范围观测资料和对大气运动的动力学认识进行最优结合的一类信息融合方法，目的是产生出与所有已知信息（包括观测资料、背景场及它们对应的误差信息）最一致的大气状态场。大规模并行计算机性能的不断发展有力地推动着全球中期数值天气预报模式分辨率的不断提高，当前条件下发展业务化的全球中小尺度数值天气预报系统已成为可能，从而使全球中期数值天气预报系统能为台风和暴雨等灾害性天气的预报和监测提供更好的科学依据[1]。……