巨大的努力已经在气候建模在过去几十年。而耦合模型可以模拟大气的相互作用,海洋,冰,和土地和评估气候演化的基本特点,建模天气现象已经越来越先进。模型的分辨率越来越高,物理模型越来越准确。现在,无缝的气候模式正在形成。一个预计的更广泛应用在环境监测和预测气候模型。评估瞬时变化和提供准确的初始条件模型科学预测需要将仪器数据纳入数值模型系统。这个过程是数据同化。
数据同化利用动力学和物理模型从测量数据中提取观测信息通常分散在时间和空间。现代数据同化追求平衡和相干态分析和估计和已经在地球科学领域的一个重要分支。良好的数据同化产品不仅为气候预测提供初始条件,但它也作为一个基础,进一步理解气候发展的机制,通过重建天气和气候变量的连续时间序列与三维结构。此外,来自信息估计理论、数据同化发展一个重要topic-how使用观测信息优化模型参数,称为“参数估计。“参数估计有助于建模者更准确地理解模型参数的敏感性和更客观的确定参数的值。我们可以预测,数据同化在不久的将来将会成为一个更重要的领域,由于社会的要求高品质的环境监测和预测。
在这个特殊的问题,我们收集13论文覆盖观测系统(3)评估和影响,气候分析和预测(5),分析和模型机制研究(2),数据同化方法的最新进展(1),和参数估计(1),以及海洋安全研究(1)。这个集合包括大多数现代数据同化的主要话题。我们希望,通过这个特殊的问题,更多的科学家认识到数据同化的重要性在气候建模和预测。而高质量的气候预测更社会意义,作为回报,它帮助推动地球科学。
观测系统影响评估和数据同化是一个重要的分支领域。摘要“阿尔戈的影响观察的区域海洋再分析中国沿海水域及其周边海域:孪生试验的研究,”作者设计一个双胞胎实验研究阿尔戈影响区域海洋再分析,提供一个有关阿尔戈对沿海地区的重要性。如今,卫星观测数值天气预报中扮演越来越重要的角色。评估数据质量最好的使用是至关重要的。纸”从先进技术评估数据微波探测器在气象局“atm数据的解决了这个问题通过比较他们离开英国气象局预测AMSU和肉类卫星。它提供了一个免费的验证数据质量的评估ECMWF提高灾害性天气事件的预测。对流层机载气象数据报告(TAMDAR)提供了一个连续运行的实时观测地区的天气预报。摘要“使用Adjoint-Based预测灵敏度方法评估TAMDAR数据对区域的影响预测,“Adjoint-Based预测敏感观察(无线光通信)方法用于评价TAMDAR观测的影响地区24小时预测误差减少在美国大陆域。相比传统observation-denial方法,通常称为实验观测系统(操作系统),无线光通信的方法是有利的因其效率的影响估计一套完整的观察,或任何子集观测系统观测按类型分组,观察到的变量、地理区域、垂直水平,或另一个类别去了。
数据同化的一个重要问题是如何处理海洋和大气动力学的多尺度特性。摘要”扩散过滤器变分资料同化的海洋表面温度在一个中间的气候模型中,“一个梯度扩散滤波器技术引入重建一个标量场的多尺度变化从一个非均匀观测网络。方法成功恢复大规模模式在整个域和准确地重建小规模特性在密集区域。这种方法已经成功地测试了简化耦合环流模式产生积极影响的代表性海洋和大气流动。
再分析数据集的海洋和大气非常有价值的研究工具的物理过程和系统的变化在不同空间和时间尺度。在这篇名为《低频变化的黄海冷水质量确认中国沿海水域及其周边海域的再分析,“黄海温度年际和年代际变化的分析和相关(即已知的耦合变化模式。、汽车列车振动、厄尔尼诺/南方振荡和太平洋年代际振荡),以便提前了解的物理过程驱动的气候学黄海。纸”的统计预测南海表面高程异常”结合海洋数据同化产品和统计探索南中国海表面高度的预测,为本地海洋变量预测提供一种方法。研究论文“冷核心台风引起的涡流变化和浮游植物爆发:案例研究在南中国海”和“上层海洋热响应浪花介导湍流通量在台风通道”调查的影响热带气旋eddy-associated浮游植物爆发和海洋喷雾相关的湍流通量,给我们提供一个新的视角理解台风的影响对当地海洋国家。一个社会影响恶劣天气是暴雨导致洪水。“预测温和和暴雨在新西兰使用数据同化和合奏”调查中,强降雨事件在新西兰。作者的经验与这些灾害性天气事件在新西兰可以帮助我们更好地预测暴雨事件在复杂的地形与观测和更复杂的整体方法。
参数不确定性的影响对数据同化的结果可以使用敏感性分析研究。纸”的某些方面灵敏度分析的变分资料同化耦合动力系统,”一个灵敏度分析方法,基于理论的阴影pseudoorbits在动力系统中,应用框架下的四维变分资料同化(4 d-var)低阶耦合的非线性动力系统组成的快和慢版本的洛伦兹模型。结果表明,这个提议的灵敏度分析方法与传统方法相比更有效率。本文“耦合参数估计的研究由4 d-var EnKF实现用一个简单的耦合系统”调查4 d-var EnKF参数估计的差异表现在耦合系统中使用跨媒体的观察。虽然这项研究是内进行一个简单的耦合系统,它提供了指导耦合参数估计。
纸”初始化年代际预测LASG / IAP气候系统模型FGOALS-s2:评价的优点和缺点”提供了一个全面的统计年代际预测系统的评价,这对我们理解的某些方面是有意义的年代际预测意义。此外,在论文中“水下海洋环境安全状况的评价方法基于d - s证据理论,“作者一个水下环境安全评价方法现状的基础上,Dempster-Shafer证据理论。在海洋工程方面,本研究为海洋学家提供了一个新的视角理解海洋安全。
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