Data-assimilatie

In de meteorologie, de data-assimilatie is het proces van het corrigeren, met behulp van waarnemingen, de toestand van de atmosfeer van een weersvoorspelling.

Principe

NWP verandert de atmosfeer sterk afhankelijk van de initiële voorwaarden aan. Het is moeilijk om, op een bepaald moment de toestand van de atmosfeer, dat wil zeggen de verzameling van atmosferische variabelen op het gehele volume met goede resolutie en goede nauwkeurigheid zeggen.

De enige beschikbare informatie op een gegeven moment weer waarnemingen zijn van verschillende aard. Maar deze informatie is niet voldoende. Inderdaad atmosferisch model vereist in de orde van waarden. Maar de waarnemingen zijn van de orde van. Een simpele interpolatie onvoldoende onder deze omstandigheden. Dan maakt gebruik van een methode genaamd "data assimilatie"

Data-assimilatie is een methode "voorspeller / correctie". Een voorspelling, berekend op de vorige keer en die op het desbetreffende tijdstip, wordt gebruikt als een voorspeller. Beschikbare waarnemingen kunnen dit ontwerp op zijn best een schatting van de werkelijke toestand van de atmosfeer corrigeren.

Eenvoudig voorbeeld

De temperatuur men wenst te vernemen in een kamer met een puntvormige warmtebron 20 ° C

De bron stopt. Op het moment, maakte het 15 ° C in de hele kamer. De warmtebron wordt geactiveerd, en de waarnemer de kamer verlaat.

De voorspelling is om te zeggen dat hij wil, na een tijdje 20 ° C bij de toepassing van de bron, dan steeds kouder door afdanking: dit is het geluid voorspelling de hele kamer.

De waarnemer keert na drie uur. Een thermometer in de kamer geeft aan 17 ° C in een vrij ver punt van de bron waar het moet doen 18 ° C. Assimilatie het idee dat deze gegevens de vorige prognose corrigeert. Bijvoorbeeld aangenomen lokaal ventilatie verlaagt de temperatuur. Of dat de daling van de temperatuur boven de warmtebron sneller. Een analyse van de situatie waarin we dus te verkrijgen.

De thermometer is niet erg nauwkeurig, een dergelijke fout van +/- 0,5 ° C Kennis van de waarneming fout wegens gebrek aan nauwkeurigheid thermometer zal het effect van deze observatie tijdens ons assimilatie verminderen. Kennis van de verwachte fout, zal spelen in de andere richting. Deze aspecten zullen verder na de wiskundige formulering worden besproken.

Wiskundige vergelijkingen

Notitie

We definiëren eerst, een operator die zal ons toelaten om een ​​model van de vector in de observatie ruimte te maken. Ons probleem kan dan worden samengevat net als het vinden van de beste benadering van. Dit wordt wiskundig geschreven als het zoeken naar de oplossing vector volgens inverse probleem:

Conventioneel we merken