遥感变分同化法定义

变分同化法是根据变分原理,利用所有的观测值对模型预报值(模拟结果)进行全局调整(前后向积分),通过最小化代价函数,使分析场达到统计意义上的最优。即首先构造一个目标函数，它的定义域是模式积分的时空域，函数是由观测、分析和模型拟（预报）三者中两两的方差之和构成的；动态模拟方程作为该函数的约束条件,则观测值的同化问题就转化为具有约束的变分问题。由于约束变分问题往往难以求解,便应用Lagrange乘子将模式方程加到方差和目标函数上,构造一个新的函数,并进一步把问题转化为无约束最优化问题,于是问题可解]。该方法的优势在于既不需要计算模型预报误差的协方差矩阵,又适于处理非线性问题,但是要构造伴随方程,且不具有对观测值进行序贯同化的特征。在区域尺度上采用变分算法将MODIS-LAI产品同化进入CERES模型,来预测作物的产量、LAI以及相关的农学变量(作物产量、种植日期、出苗日期及成熟日期等)。LAI地面先验信息(地面实测数据与波谱库知识)、遥感观测和作物生长模型都结合到代价函数中，在耦合作物生长模型和辐射传输模型过程中,通过变分算法在作物生长不同时刻序列同化观测资料,在同化过程中用伴随方法求解目标函数,有效提高了冬小麦LAI的估算精度。