ICON模型中球面上平流格式的共轭伴随

在大气系统状态分析最先进且精细的方法中，四维变分资料同化占据重要地位。该方法数值上具有挑战性的任务是伴随模型组件的开发与应用。在流体动力学示踪物传输中，数值平流格式的精度至关重要。对于采用伴随模型版本的时空变分资料同化应用而言，这一点更为关键。我们提出一种新颖直接且高效的途径——人工源项法——用于开发平流伴随求解器。相较于传统的伴随模型构建技术，它具有若干优势。新方法颇具吸引力的特点之一是复用已有的平流求解器代码，从而显著缩短伴随求解器开发所需时间。我们研究了伴随格式的稳定性、精度与收敛性。该方法在Icosahedral Nonhydrostatic Model（ICON，二十面体非静力模型）中的球面线性平流方程上实现并评估。在此开发的常规方法与新方法所构建的伴随求解器，在一组标准平流测试用例及此处开发的变分资料同化测试用例上相互比较。人工源项法的优势在单调平流方程求解器中尤为明显，例如可避免振荡与非物理负浓度。