一种局地集合资料同化方法与流程

技术特征：
1.一种局地集合资料同化方法，其特征在于，包括：选定分析时刻并生成分析时刻的模式背景场x
f
和预报误差样本集合x'；读取模式背景场x
f
、预报误差样本集合x'，以及同化分析需要且能够获得的观测y
o
，并根据经纬度对模式预报区域和观测进行分区，并标记存储观测周围的模式格点的位置信息；根据计算条件和实际需求选定单点、单柱、或多柱组合的分析方式；对背景场x
f
涉及的所有点、或单柱、或多柱组合进行同化分析；输出分析场。2.根据权利要求1所述的局地集合资料同化方法，其特征在于，所述根据经纬度对模式预报区域和观测进行分区包括：根据计算条件和需求，设定分区的块数，东西方向pnx块，南北方向pny块；遍历背景场第一层的每个格点，根据其经纬度标记其在分区中的位置；遍历每一个观测，根据其经纬度标记其在分区中的位置；遍历每一个观测，搜索每一个观测周围最近的n个模式格点，并记录其编号。3.根据权利要求1所述的局地集合资料同化方法，其特征在于，所述对背景场x
f
涉及的所有点、或单柱、或多柱组合进行同化分析包括以下步骤：根据选定的观测y
o
确定背景误差协方差矩阵涉及的模式变量，并根据分区信息以及预先设定的局地化距离确定影响当前点、或单柱、或多柱组合的观测子集；将确定的模式变量及其扰动插值到确定的观测子集对应的位置，分别存储到h
i
x
f
和h
i
x'，h
i
是模式网格点到观测网格点的插值算子；计算h
i
x’中每一个模式变量与h
i x'中其他模式变量的相关系数，得到各变量的标准偏差s和观测网格上的模式变量相关系数h
i
c
correl
，记为；计算各元素之间的局地化系数，得到局地化系数矩阵ρ，并与做元素
‑
元素的乘积（schur乘积），得到局地化后的；若中的元素涉及不同的模式变量，则对该元素乘以ρ
m
，ρ
m
的范围是0~1.0；计算调整系数λ，根据，其中trace（）表示计算矩阵的迹；计算；计算观测对应的innovation（d=y
o
‑
h
o
x
f
），其中h
o
是将模式变量投影到观测变量的观测算子，可以是非线性算子，h
o
的内容依具体观测而变；计算和，其中h
o
是h
o
的切线算子；根据共轭梯度法求解方程得到控制变量v；计算选定的模式网格点上的变量x
m
的扰动x
m’与中各个变量的协方差以及局地化系数，以元素
‑
元素的乘积得到局地化后的行向量c
m
，c
m
与v相乘，再乘以调整系数λ，得到x
m
的增量；计算得到x
m
的分析。4.根据权利要求1所述的局地集合资料同化方法，其特征在于，所述对背景场x
f
涉及的所有点、或单柱、或多柱组合进行同化分析还包括：在循环代码之前，加入openmp引导语句，将关于每个点、或单柱、或多柱组合的编号设为私有变量，每个点、或单柱、或多柱组合的同化分析所用的观测数量、观测子集、误差协方差、控制变量等设为私有变量，其余设为共有变量；在循环代码结束后，加入openmp引导语句，结束openmp并行。

技术总结
本发明公开了一种局地集合资料同化方法，包括：选定分析时刻并生成分析时刻的模式背景场X


技术研发人员：王世璋 曾明剑
受保护的技术使用者：南京气象科技创新研究院
技术研发日：2021.09.27
技术公布日：2021/12/13