E4DVar: Kết hợp Lọc Kalman Tập Hợp với Phương Pháp Đưa Dữ Liệu Biến Thể Bốn Chiều trong Mô Hình Dự Đoán Thời Tiết Khu Vực Hạn Chế
Tóm tắt
Một phương pháp kết hợp đưa dữ liệu lai giữa Lọc Kalman Tập Hợp (EnKF) và phương pháp Biến thể Bốn chiều (4DVar) lần đầu tiên được thực hiện trong một mô hình dự đoán thời tiết khu vực hạn chế. Trong hệ thống kết hợp này, được gọi là E4DVar, các hệ thống EnKF và 4DVar hoạt động song song trong khi liên kết với nhau. Ma trận hiệp phương sai lỗi nền đa biến, phụ thuộc vào dòng khí, được ước lượng từ tập hợp EnKF được sử dụng trong quá trình tối thiểu hóa 4DVar, và giá trị trung bình của tập hợp trong phân tích EnKF được thay thế bởi phân tích 4DVar, trong khi cập nhật các nhiễu phân tích cho chu trình dự báo tập hợp tiếp theo với EnKF. Do đó, E4DVar có thể thu thập thông tin phụ thuộc vào dòng khí từ cả ma trận hiệp phương sai rõ ràng derived from ensemble forecasts, cũng như một cách ngầm từ quỹ đạo 4DVar. Hiệu suất của hệ thống E4DVar được so sánh với 4DVar không liên kết và EnKF cho một mô hình khu vực hạn chế bằng cách đưa vào các quan sát thông thường khác nhau trên lãnh thổ Hoa Kỳ liền kề trong tháng 6 năm 2003. Sau khi xác minh các dự báo từ mỗi phân tích với các quan sát tiêu chuẩn, người ta nhận thấy rằng E4DVar vượt trội hơn đáng kể cả EnKF và 4DVar trong tháng hè sôi động này, tháng có nhiều đợt thời tiết convective khắc nghiệt. Trung bình, các dự báo từ các phân tích E4DVar có sai số nhỏ hơn đáng kể so với cả hai hệ thống EnKF và 4DVar độc lập trong các thời gian dự báo lên tới 60 giờ.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Andersson, E., M. Fisher, R. Munro, and R. A. McNally, 2000: Diagnosis of background error for radiances and other observable quantities in a variational data assimilation scheme, and the explanation of a case of poor convergence. ECMWF Tech. Memo. 296, Reading, United Kingdom, 22 pp.
Huang, X.Y., X. Yang, N. Gustafsson, K. Mogensen, and M. Lindskog, 2002: Four-dimensional variational data assimilation for a limited area model. HIRLAM Tech. Rep. 57, 41 pp.
Skamarock, W. C., J. B. Klemp, J. Dudhia, D. O. Gill, D. M. Barker, W. Wang, and J. G. Powers, 2005: A description of the advanced research WRF version 2. NCAR Tech. Note TN-468+STR, 88 pp.