代数多重网格三维变分数据同化技术制造技术

本发明专利技术公开了代数多重网格三维变分数据同化技术，包括多重网格同化的基本框架，非结构网格同化方程解算方法和多重非结构网格构造的基本原理等。首次将代数多重网格法与数据变分同化方法相结合，开发了代数多重网格变分数据同化技术，有效地解决了传统同化方法在复杂地形和非均匀观测资料同化方面面临的难题，并消除了正交网格同化结果到非规则模式网格的插值过程，有效提高了同化精度和灵活度。目前我国正在大力发展海洋经济，充分了解近岸海区的海洋环境状态对渔场、石油平台、潮汐发电设备等各种海洋工程的建设具有重要的保障意义，针对非规则网格模式的特点开发的代数多重网格数据同化技术，将大幅改善近岸海区的同化效果。

【技术实现步骤摘要】
代数多重网格三维变分数据同化技术
本专利技术涉及数据同化
，具体为代数多重网格三维变分数据同化技术。
技术介绍
海洋中的海水运动过程受到大气强迫、地形等多种因素的影响，其运动形式复杂多变，非结构网格模式能够灵活地改变其网格分辨率，因此在研究复杂海洋过程，尤其是近岸海区海洋过程方面具有天然优势，而传统数据同化方法都是针对正交网格模式开发的，在应用到非规则网格模式中时需要进行插值运算，因此会引入插值误差，导致同化结果精度的降低，同时，规则网格难以做到根据观测资料的分布特征和模式的动力特征随意改变网格分辨率，因而在处理复杂地形和观测资料分布不均的海洋数据同化方面具有较大困难，提出的多尺度据同化算法在一定程度上解决了这一问题，但仍然是针对正交网格的同化算法。
技术实现思路
本专利技术提供代数多重网格三维变分数据同化技术，可以有效解决上述
技术介绍
中提出传统数据同化方法都是针对正交网格模式开发的，在应用到非规则网格模式中时需要进行插值运算，因此会引入插值误差，导致同化结果精度的降低，同时，规则网格难以做到根据观测资料的分布特征和模式的动力特征随意改变网格分辨率，因而在处理复杂地形和观测资料分布本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.代数多重网格三维变分数据同化技术，其特征在于：包括多重网格同化的基本框架，所述多重网格同化的基本框架在模式网格上求解目标泛函梯度方程时，利用粗网格对细网格的误差平滑作用，多重网格三维变分数据同化方法中目标泛函采用如下形式：

【技术特征摘要】
1.代数多重网格三维变分数据同化技术，其特征在于：包括多重网格同化的基本框架，所述多重网格同化的基本框架在模式网格上求解目标泛函梯度方程时，利用粗网格对细网格的误差平滑作用，多重网格三维变分数据同化方法中目标泛函采用如下形式：其中，n表示第n重网格，背景场为模式积分场；其中，粗网格对应长波模态，细网格对应短波模态，由于波长或相关尺度由网格的粗细来表达，因此背景场误差协方差矩阵就退化为简单的单位矩阵，最终分析结果就可以表示为：在非结构网格实现上述同化算法，首先需要定义上述方程在非结构网格上的表达方式，其次要定义各层网格的具体形式，以及粗细网格间的插值算子。2.根据权利要求1所述的代数多重网格三维变分数据同化技术，其特征在于，同化方程在非结构网格上的数学表达；在多重网格上求解目标泛函的最小值可转化为求解如下泛函梯度为零的代数方程：A(n)X(n)＝R(n)；结合目标泛函的具体形式，系数矩阵A(n)和矢量R(n)可表达为：A(n)＝I(n)+H(n)TO(n)-1H(n)；R(n)＝H(n)TO(n)-1Y(n)；因此，在各重网格上，只要确定了观测投影算子H的具体形式，就能给出系数矩阵A和矢量R，从而确定非结构网格上同化方程的数学表达式。3.根据权利要求1所述的代数多重网格三维变分数据同化技术，其特征在于，在多重网格同化过程中，细网格由空间Ω(n)来表示，任...

【专利技术属性】
技术研发人员：何忠杰，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23