**资料同化，**通俗来说就是把不同来源的数据通过一系列的处理、调整最终能够综合进行运用的一个过程。在数值天气预报中，资料同化最初被认为是分析处理随空间和时间分布的观测资料为数值预报提供初始场的一个过程。
可以将资料同化简单地理解为两层基本含义：一是合理利用各种不同精度的非常规资料，使其与常规观测资料融合为有机的整体，为数值预报提供更好的初始场；二是综合利用不同时次的观测资料，将这些资料中所包含的时间演变信息转化为要素场的空间分布状况。
**数据同化，**指的是通过各种数学物理手段，将多源观测数据的信息，尽可能完整、准确地整合到一个空间分布均匀，时间序列连续，物理意义合理的气象场当中，为数值天气预报模式提供更加精准的初始场。
传统的资料同化方法主要为各种空间和时间插值，包括人工填图插值、Cressman插值、牛顿松弛逼近法（nudging）、最优插值等等。近二十年来，随着计算机算力的增强，各种计算量更大、同化效果更好的技术也应运而生，比如三维变分（3D-Var）、四维变分（4D-Var）、卡尔曼滤波等由大数据驱动的算法。
预报场、初始场是相对于数值预报积分而言，比如3月19日00时刻的气象要素值作为数值模式的初始场（即初值），数值模式积分积分12小时到19日12时，得到预报场（即数值预报的结果）。而分析场、背景场是相对资料同化而言，资料同化需要一个第一猜值场，即背景场，这个背景场往往是模式的预报场，而资料同化得到的值是一个分析场，把这个分析场用做初始场去给模式做初值。
简单而言，模式中的预报场可以用来做资料同化的背景场，而资料同化的分析场用来做模式的初始场
背景场：background，是利用物理公式计算后的一个大气状态结果。
观测场：observation，是利用探测器和观测站测得的大气状态结果。
分析场：analysis，是综合考虑了物理公式和观测结果后得出的最接近真实大气的状态结果.
可能很多人会问，我测出来的结果不就是大气真实状态吗？其实不然，因为无论什么仪器都会有观测误差，比如测量精度正负0.5，大气的真实温度就是你测量的结果的正负0.5度之间可能性最大。
考虑一个最简单的问题，机器人以每秒1米的速度往前走，走了5秒钟，同时他身上有个探测器，可以测量他距离原点的距离是6m，那么他离原点的距离是多少？如果利用牛顿运动定律那么背景场是5m，观测是6米，那么现在问题来了，该信谁？答：机器人行走的时候可能会受到各种干扰，比如摩擦力，外边的风速；观测的结果也不一定准确。综合来看，5～6米之间某个数是最合理的，那么就根据概率找一个最可能的结果就是分析场了。我们通过考虑物理模型和观测值两个因素，分别给予不同的权重，来同时确定一个大气的真实状态比只考虑一个观测只会更准确，这就是分析场的作用。
2.4 计算结果有效性分析方法和评价准则
- 一部分模块对比文件二进制一致
- 对于二进制有偏差的情况，对比log文件中倒数第二步的赫姆霍兹方程初始残差(begin of gcr)，以这个值的差距小于1.0E-4为目标。
GRAPES是我国自主研发的数值天气预报系统
CWRF:
国家气候中心通过引进CWRF区域气候模式，在CWRF模式气候模拟和预测应用研究中积累了丰富的经验。CWRF模式是在WRF区域模式的基础上专门针对气候应用开发的优化版本，其主要优势在于良好的极端气候模拟、超强的物理配置集合优化和强大的集合气候模拟和预测能力，具备良好的扩展性能和再开发能力，目前已在美国气候预测服务和多个行业气候影响评估中取得了良好的应用效果。同时，CWRF模式具有良好的扩展和开发能力，为CWRF模式短期气候预测的可持续发展奠定了坚实的基础。
WRF模式系统组成
WPS（WRF Preprocessing System）：资料预处理
作用：资料预处理，定义并创建模式区域，将数据插值到模式的计算格点上。
包括三个程序：
geogrid： 将各种地形数据插入到模式的格点上去，建立静态的地面数据
ungrib：解压GRIB气象数据，并归纳成几个临时文件。
metgrid：将气象数据水平插入到模式区域上，其输出文件将提供给WRF主模块。
WRF（ARW）主模块
作用：对区域内的大气过程进行积分运算及模拟，生成预报结果。
主要包括两个程序：
real：将metgrid.exe产生的met_em系列文件直接插入模式中 ， 生成 wrfinput_d01、 wrfinput_d02、 wrfbyd_d01
天气系统的空间尺度和周期 
气候诊断方法
一、统计学方法
1、分析全球或区域气候变化的空间分布和时间变化规律
2、研究气候变量场之间的相互关系以及其他物理因素之间的统计关系
3、对气候数值模拟结果与实际观测的差异进行诊断分析
二、物理学方法
1、散度、涡度、垂直速度
2、水汽输送通量、水汽辐合辐散
3、大气能量及其转换和输送
4、辐射及热量平衡
5、海气及陆气间的相互作用和交换量
三、环流分析方法
通过对大气环流的形态分析来诊断气候的变化过程和原因，如大气环流型、遥相关型、主要环流系统的演变等。
四、数值模拟方法
通过大气环流模式和气候模式对可能的气候变化因子和机制进行虚拟或敏感性模拟试验，得出其演变过程和物理机制的模拟结果，与实际观测结果进行比较，从而得出诊断推论。
删除线格式 气象资料同化
本文来自：http://pan.baidu.com/s/1o6v2xKI《WRF数值预报模式气象资料的同化处理与对比分析》
气象资料同化（radar)常规观测资料作为天气分析和预报的主要依据，得到了广泛的应用，也是数值模式同化的最基本的资料。由于常规观测资料时空分辨率较低，因此常常不能很好的反映出中小尺度天气系统，而大气模式的时间积分是一个初值问题，没有精确的初始条件，就得不到精确的预报结果，因此必须引入高分辨率的非常规观测资料，如多普勒天气雷达、气象卫星等资料来改善初始场。
气象资料同化（radar)如果雷达资料同化成功的话，就可以得到同化常规观测资料对初始场的调整要比同化多普勒雷达资料对初始场的调整小1-2个量级，其原因主要是：在9km模拟区域范围内，常规观测资料密度小（比如探空站14个，地面站120个），包含的中小尺度天气信息比较少，反映的是大尺度的天气信息，与初始场差别不大，因此对初始场的调整属于微调；多普勒雷达的空间分辨率高，资料密度高，在其扫面范围（半径240km）内，资料多大5000个，（250m一步的话，9000/250*14=5040(14代表仰角数）），远远超过了常规观测资料的数量；雷达资料包含了中小尺度天气系统的信息，中小尺度天气系统的物理量场的数值平均要比大尺度的物理量场的数值大一个量级。因此同化雷达资料要比同化常规观测资料对初始场的调整要大很多，当同时同化2种资料时，雷达资料调整占主导作用。
气象资料同化（radar)同化多普勒雷达资料后，无论对U风的调整还是对V风的调整，其等值线都是以雷达所在地附近为中心的圆，中心调整最大，向外逐渐递减，调整范围与雷达体扫覆盖范围相当。这说明雷达资料对近雷达区域的初始场影响大，随着与雷达距离增加，影响逐渐减小，因此它对雷达所在地附近的预报结果影响最大。
