Diagnostika kovariancí chyb předběžného pole ve spojeném systému globální a regionální asimilace dat

Abstract

Tato práce se zabývá tvorbou počátečních podmínek pro numerickou předpověď počasí v modelech na omezené oblasti ve vysokém rozlišení. Soustředí se na problematiku zachování velkoměřítkové části analýzy globálního řídícího modelu, kterou nelze v modelech na omezené oblasti určit v dostatečné kvalitě. Za tímto účelem je využito tzv. BlendVar schéma. To se skládá z aplikace metody Digital Filter (DF) Blending, která zabezpečuje přenos velkoměřítkové části ana- lýzy řídícího modelu do modelu na omezené oblasti, a z třídimenzionální variační metody (3D-Var) ve vysokém rozlišení. Práce se zaměřuje na vhodnou specifikaci chyb předběžného odhadu počátečních podmínek, která je jednou z klíčových komponent metody 3D-Var. Jsou vyšetřeny různé přístupy k modelování chyb předběžného odhadu, včetně možnosti zohlednění vývoje chyb v závislosti na aktuální meteorologické situaci. Přístupy jsou hodnoceny i z hlediska možnosti praktické implementace. Studie vývoje chyb v průběhu asimilačních cyklů metod DF Blending a BlendVar vede k novému návrhu tvorby kovarianční matice chyb předběžného odhadu, která je vhodná pro asimilační schéma BlendVar. Použití nové kovarianční matice chyb přináší žádanou vlastnost posunu impaktu metody 3D-Var směrem k menším měřítkům. 1

The thesis deals with the preparation of initial conditions for nume- rical weather prediction in high resolution limited area models. It focuses on the problem of preserving the large-scale part of the global driving model analysis, which can not be determined in sufficient quality in limited-area models. For this purpose, the so-called BlendVar scheme is used. The scheme consists of the appli- cation of the Digital Filter (DF) Blending method, which assures the transmission of a large-scale part of the analysis of the driving model to the limited area model, and of the three-dimensional variational method (3D-Var) at high resolution. The thesis focuses on the appropriate background error specification, which is one of the key components of 3D-Var. Different approaches to modeling of background errors are examined, including the possibility of taking into account the flow- dependent character of background errors. Approaches are also evaluated from the point of view of practical implementation. Study of evolution of background errors during DF Blending and BlendVar assimilation cycles leads to a new pro- posal for the preparation of a background error covariance matrix suitable for the BlendVar assimilation scheme. The use of the new background error covariance matrix gives the required property...