一种求解条件非线性最优扰动快速算法及其在台风目标观 …50016

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1、一种求解条件非线性最优扰动的快速算法及其在台风目标观…50016本人精心整理的文档,文档来自网络本人仅收藏整理如有错误还请自己查证！一种求解条件非线性最优扰动的快速算法及其在台风目标观测中的初步检验王斌谭晓伟中国科学院大气物理研究所LASG北京100029摘要条件非线性最优扰动（CNOP）是Mu等2003年提出的一个新的理论方法它是线性奇异向量在非线性情形的推广克服了线性奇异向量不能代表非线性系统最快发展扰动的缺陷成为非线性系统可预报性和敏感性等研究新的有效工具然而由于以往CNOP的求解需要采用伴随技术计算量相当巨大限制

2、了该方法的推广应用为了克服这一困难本文基于经验正交分解（EOF）提出了一种求解CNOP的快速算法利用GRAPES区域业务预报模式实现了CNOP快速计算并在台风"麦莎"的目标观测研究中得到初步检验通过观测系统模拟实验（OSSE）检验了该方法确定敏感性区域（瞄准区）的有效性和可行性试验结果表明用快速算法求解的CNOP其净能量随时间快速地发展而且发展呈非线性在台风"麦莎"个例的目标观测试验中用快速算法得到的预报时间为24h的CNOP可以有效地识别瞄准区并通过瞄准区内初值的改善可明显减少目标区域（检验区）内24h累计降水预报误差

3、尤其累计降水预报的这种改进效果能够延伸到更长时间（如72h）尽管检验时间是设在第24小时进一步分析发现24h累计降水预报误差的减少是通过利用瞄准区内改善的初值改进初始时刻台风暖心结构、高空相对涡度以及水汽条件等而得以实现的关键词快速算法条件非线性最优扰动目标观测观测系统模拟实验资助课题：国家973项目（2004CB418304）和公益性行业（气象）科研专项（GYHY(QX)2007-6-15）作者简介：王斌主要从事变分资料同化和气候模式发展等方面的研究Email：wab@lasg.iap.ac.cn2008-10-17收

4、稿,2009-01-08改回.中图法分类号P435AfastalgorithmtoobtainCNOPanditspreliminarytestsinatargetobservationexperimentoftyphoon.WANGBinTANXiaoweiLASG,InstituteofAtmosphericPhysics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100029ChinaAbstractTheconditionalnonlinearoptimalperturbation(CNOP

5、)isanewtheoreticalmethodproposedbyMuetalin2003,whichisanextensionofthelinearsingularvector(LSV)tononlinearregimes.Ithasbecomeapowerfultooltostudysomeissuesofnonlinearsystemslikepredictability,sensitivityandsoon,becauseitovercomesthedefectofLSVfornotrepresentingth

6、efastestdevelopingperturbationofanonlinearsystem.However,thewideapplicationofthismethodhasbeenlimitedduetoitslargecomputationalcostcausedbytheuseofadjointtechniqueinitssolution.InordertogreatlyreducethecomputationalcostofthesolutiontoCNOP,weproposeafastalgorithmf

7、oritbasedonempiricalorthogonalfunction(EOF).Thealgorithmispreliminarilytestedinatargetobservationexperimentofthetyphoon"Matsa"usingtheGlobalandRegionalAssimilationPredictionSystem(GRAPES),aregionaloperationalforecastmodel.Theeffectivityandfeasibilityofthealgorith

8、mtodeterminethesensitive(targeting)areaintargetobservationisevaluatedthroughanobservingsystemsimulationexperiment(OSSE).TheresultsfromtheOSSEshowthattheenergyo