改进的变分伴随理论在GPS下投式探空仪反演中应用的理论研究

GPS下投式探空仪反演的核心技术是建立物理上合理、数学上适定的反演算法。本项目研究三个问题：一是正问题研究，根据流体动力学理论建立GPS下投式探空仪在大气背景流场中运动的动力模型，定量分析120号和20号测风气球的响应误差，给出克服响应误差的算法；二是反问题研究，把反问题的正则化思想、最优控制技术和传统的变分伴随理论相结合，建立改进的变分伴随理论，利用该理论建立基于离散观测资料（速度、位置定位信息）的三维GPS下投式探空仪反演系统；三是同化研究，从信息控制论视角重新认识资料变分同化，把L2空间同化改进到H1空间同化，利用观测资料本身信息和时间演变、空间分布的趋势信息。同时，把GPS下投式探空仪反演的大气流场信息同化到数值预报模式中去。本研究具有多学科交叉、集成创新的特点，研究成果可为我国建立自主创新的下投式探空仪系统提供理论准备。