三维变分同化中背景误差协方差的研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

一、课题意义

pm2.5是直径小于2.5 μm的气溶胶颗粒物。这类气溶胶的尺度小，可以进入呼吸系统的深处，引发哮喘、肺病以及心血管疾病等，对人类的健康产生很大危害^[1,2]。因此合理构建气溶胶预报模型，提高预报精度，对人类的生产生活有着重要的意义。

wrf/chem预报模式广泛运用在研究和业务数值预报中。利用变分同化的原理，可以显著提高原始预测场的预报精度，但该模式依然存在较多问题。其一，气溶胶的观测技术复杂，有其气溶胶内部化学成分的观测数据很少，限制了研究的进展；其二，预报模式需要对不同的气溶胶排放源做出相应的估计，但该估计带有一定主观性和不确定性，也制约了模式的定量预报能力；其三，维数爆炸问题。气溶胶的组分相对复杂，包括o3、ch4、co2、so2等。随着研究的进步，对不同类型、不同尺寸大小的粒子均作为变量分析，变量显著增多，计算量远远超过了现在的计算机缓存量。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标

构建较为合理的背景误差协方差；

分析背景误差协方差的垂直结构；

3. 研究的方法与方案

研究方法

气溶胶预报方法：wrf/chem模式，变分同化

背景误差的模拟：nmc

4. 研究创新点

1. 现有学者对于背景误差垂直结构的研究并不多，大多忽略了这个问题。

2. 可以有效提高高空卫星数据的预报准确度

5. 研究计划与进展

2020年3月初，分析完背景误差的垂直结构，构建初步传播模型；

2020年4月初，优化实现传播模型，有效提高高空卫星数据的预报准确度

2020年5月初，完善毕业论文