kalman滤波法在海温数据同化中的应用研究

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1、中国海洋大学硕士学位论文Kalman滤波法在海温数据同化中的应用研究姓名：张（弓同）申请学位级别：硕士专业：环境科学指导教师：江文胜;韩桂军20030901中文捅受KaIman滤波法在海温数据同化中的应用研究摘要本文概括地介绍了Kalman滤波的发展，基本理论、性质及其在物理海洋中的实际应用等。在此基础上，利用Kalman滤波原理，以一维海温垂直分布的数值模式为例，通过对原模式进行分解。得到确定性模式和随机过程两部分，继而建立了一个可同化海温连续观测资料的数据嗣化模式。并通过在赤道太平洋，165。E，热带大气和海洋(T

2、ropicalAtmosphereandOceanproject)，即TAO／TRITON锚系浮标阵列观测点，选取一段时间观测资料，进行Kalman滤波试验。数据同化试验结果表明本文建立的一维海温Kalman滤波数据同化模型，对改进海温数值计算结果是十分有效的。通过本文的上述研究结果表明：Kalman滤波方法不仅提供一个系统最佳状态的顺序估计，而且提供系统误差的信息，适合于将实时观测资料同化到预报模式中。它的不足之处是对计算资源的需求昂贵。因此对于目前实际应用的海洋数值模型(三维，非线性)，需要发展在最优性方面损失较少

3、的简化方法，如SEEK滤波法(SingularEvolutiveEKF)，这样，以便应用到实际海洋的数据同化问题。关键诃：海温：卡尔曼溏波：数据同化：AbstractAstudyondataassimilationofseatemperaturewithKalmanFiher肥STRACTneKalmanFilterisintroducedandexploredbyassimilatingSeatemperatureobservationsintoone-dimensionalnumericaltemperaturem

4、odel，whichisdecomposedintotwoparts,onepartisthecertain，theotheristherandom．Thenadataassimilationmodelissetup,itcanassimilateseatemperaturecontinuonsobservationsdata．AdataassimilationexperimentiscarriedoutthroughcombinationthemodelwitIItemperaturemeasurementsfrom

5、the165。EmooringsontheEquator,whichcollectedbyTAOffRITON(TropicalAtmosphereandOceanProject)arrayofbugs。TheresultshowsthatKalmanFilterisefficienttoimprovethecalculationoftemperaturewiththeabovementionedmodel．Throughthestudyofthispaper,itindicatedthattheKalmanFilte

6、rmethodprovidesnotonlytheoptimalsequentialestinlationofthesystem，butalsosystemerrorinformafiomRissuitabletoassimilatethereal砸meobserveddataintoforecastingmodel．ItsdrawbackishighdemandonthecomputationalI'Csourt∞s．SoforthepracticaloceannumericalmodelO'hree-dimeasm

7、n，nonlinear)，somereduced-orderschemearcemployed,whichgivelesslossinoptimality,suchasSEEKfiltermethod(SingutarEvolutiveEKI％IKeywordslSeatemperature；KalmanFilter；,Dataassimilation嚣alm∞滤波法柱海溢数据l鼋纯巾的应用研究1。绪论预测是～门古老的学科，因为在古代人们根掘对周围事物的观察就”始预测未来，希望根据当前所知道的数搬H柬推测未来的发展状况

8、。挖其是当我们在作决定时，翔采事先絮瀵

9、

10、美螽匏情况，冀

11、于我粕豹决策将有决定瞧的俸愆。辩予随辊过程的来来预测是从本世纪30举代丌始的，柯尔莫哥洛失和维纳各自，又几乎是同时地做出7鼹拓性的工作，为预测溅论奠定了蒸石。著名数学家Wiener[‘11949年嚣赫了平稳过程滤波理论酌磷究工榫。箕遴论赉S．0matu“’进行详细的描述。但