數(shù)據(jù)同化創(chuàng)新與實踐
定 價：148 元
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- 作者：田向軍著
- 出版時間：2024/6/1
- ISBN：9787030787798
- 出 版 社：科學(xué)出版社
- 中圖法分類：P456.7
- 頁碼：206頁
- 紙張：
- 版次：1
- 開本：26cm
本書重點對比、分析數(shù)據(jù)同化領(lǐng)域兩大主流數(shù)據(jù)同化方法集合卡爾曼濾波(EnKF)與四維變分同化(4DVar)各自的優(yōu)勢與不足，推出實現(xiàn)兩者優(yōu)劣互補的NLS-4DVar。進一步，從樣本生成與更新、高效局地化、多重網(wǎng)格NLS-4DVar以及整體校正初始與模式誤差的NLS-i4DVar等多角度、遞進式對NLS-4DVar方法予以介紹，還配以算法實現(xiàn)的偽代碼；第7-9章則為NLS-4DVar的應(yīng)用，其中第7章主要介紹NLS-4DVar方法在目標觀測上的應(yīng)用，而第8-9章則重點介紹基于NLS-4DVar所構(gòu)建的多源、多尺度數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)SNAP以及首獲“全球碳計劃”認證的中國自主全球大氣碳反演系統(tǒng)“貢嘎”。
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3.城市污水可持續(xù)生物處理的理論與方法，2016，黑龍江省科學(xué)技術(shù)獎二等獎（自然科學(xué)），排名第1；
目錄
序一
序二
前言
第1章 什么是數(shù)據(jù)同化1
1.1 利用一個簡單例子認識數(shù)據(jù)同化1
1.2 由簡單到復(fù)雜一路走來的同化方法4
1.2.1 逐步訂正法4
1.2.2 最優(yōu)插值法5
1.2.3 變分同化方法6
1.2.4 濾波方法8
1.3 同化方法發(fā)展前瞻10
1.3.1 En3DVar(hybrid-3DVar)10
1.3.2 En4DVar11
1.3.34 DEnVar11
1.3.4 基于機器學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)同化方法12
第2章 NLS-4DVar：4DVar與EnKF的融合13
2.1 分析格式：數(shù)據(jù)同化的樸素解釋13
2.2 集合的思想：從KF到EnKF15
2.3 4DVar與EnKF的融合：NLS-4DVar23
2.3.1 NLS1-4DVar：En4DVar的高斯-牛頓迭代解28
2.3.2 NLS2-4DVar：避免使用切線性模式30
2.3.3 NLS3-4DVar：固定模擬觀測擾動31
2.3.4 NLS4-4DVar：一次迭代的粗糙近似34
2.3.5 NLS5-4DVar：NLS2?4之改進迭代格式35
2.4 NLS-4DVar系列算法的數(shù)值驗證43
第3章 NLS-4DVar：樣本生成與更新48
3.1 NLS-4DVar的樣本生成48
3.2 NLS-4DVar的樣本更新51
3.3 大數(shù)據(jù)驅(qū)動的樣本生成與更新52
3.4 NLS-4DVar循環(huán)同化的程序?qū)崿F(xiàn)54
3.5 數(shù)值驗證56
第4章 NLS-4DVar：高效局地化59
4.1 虛假相關(guān)與局地化59
4.2 局地化相關(guān)矩陣的高效分解63
4.3 局地化相關(guān)矩陣高效分解方案的驗證67
4.4 NLS-4DVar的局地化75
4.5 NLS-4DVar局地化方案的數(shù)值驗證86
4.6 局地化版本NLS-4DVar系列方法在真實模式中的數(shù)值驗證92
第5章 NLS-4DVar：多重網(wǎng)格算法96
5.1 變分資料同化的多重網(wǎng)格策略96
5.2 多重網(wǎng)格NLS-4DVar算法98
5.3 多重網(wǎng)格NLS-4DVar的數(shù)值驗證102
5.3.1 單點觀測試驗設(shè)計102
5.3.2 單點觀測試驗結(jié)果103
5.3.3 綜合評估試驗設(shè)計105
5.3.4 綜合評估試驗結(jié)果105
第6章 從NLS-4DVar到NLS-i4DVar111
6.1 整體校正i4DVar113
6.2 從i4DVar到i4DVar*115
6.3 數(shù)值驗證試驗120
第7章 NLS-4DVar的應(yīng)用:目標觀測125
7.1 敏感區(qū)域識別的CNOP-4DVar混合方法127
7.2 CNOP-4DVar策略的集合非線性最小二乘算法128
7.3 數(shù)值驗證試驗130
7.3.1 試驗設(shè)計130
7.3.2 試驗結(jié)果131
第8章 NLS-4DVar的應(yīng)用:SNAP系統(tǒng)138
8.1 數(shù)值天氣預(yù)報數(shù)據(jù)同化138
8.2 SNAP系統(tǒng)140
8.2.1 多重網(wǎng)格NLS-4DVar及其局地化141
8.2.2 初始樣本生成與樣本更新142
8.2.3 系統(tǒng)評價指標142
8.3 SNAP個例評估試驗143
8.3.1 試驗設(shè)計143
8.3.2 試驗結(jié)果145
8.4 一周循環(huán)數(shù)據(jù)同化試驗152
8.4.1 試驗設(shè)置152
8.4.2 試驗結(jié)果153
8.5 小結(jié)159
第9章 NLS-4DVar的應(yīng)用:“貢嘎”系統(tǒng)160
9.1 “貢嘎”全球大氣反演系統(tǒng)160
9.1.1 “貢嘎”系統(tǒng)理論基礎(chǔ)160
9.1.2 大氣化學(xué)傳輸模式與先驗碳通量163
9.1.3 OCO-2衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)163
9.1.4 后驗碳通量的評估與驗證164
9.2 全球碳通量數(shù)據(jù)集166
9.2.1 全球碳通量評估166
9.2.2 區(qū)域碳通量評估167
9.3 碳通量數(shù)據(jù)集的驗證167
9.3.1 OCO-2獨立觀測驗證167
9.3.2 TCCON觀測驗證169
參考文獻172
后記189
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