うほほい,おはようございます.
ここにまとめておきますね.
変分法は,解析値と予測値のずれを常に最小にするように解析値を求める手法で,複雑な非線形方程式に利用できる手法です.衛星データなどのリモートセンシングデータは決まった時刻に観測されるわけではないため,データ同化として第一推定値を求める際に変分法が役に立ちます.
必要な知識としては,
・4次元変分法では大気状態を空間3次元と時間を合わせた4次元で考慮する.
・4次元変分法では時間軸を考慮しているため,解析時刻とは違う時刻に得られた観測データについても数値予報モデルの方程式を使って解析時刻に整合させていきます.
・3次元変分法では,4次元変分法のうち大気状態の時間変化については考慮しない(空間3次元のみ考慮).すなわち3次元変分法では様々な観測データが解析時刻に得られたと仮定して処理を進める.
・3次元変分法は時間変化を考慮しないため計算量が少なくて済む.
・4次元変分法は時間軸を考慮しているため,3次元変分法と比べ,実際の大気状態によりよく整合した結果が得られる.
・4次元変分法は全球モデル(GSM)とメソモデル(MSM)で利用され,3次元変分法は局地モデル(LFM)と毎時大気解析で利用されている.
・3次元変分法,4次元変分法とも,例えば僻地や海上など観測データがあまり得られない場合,つまり観測データがない場合には数値予報結果を用いてデータ同化します.
・3次元変分法,4次元変分法とも,予報変数でない観測データ(例えば,1時間降水量など)をそのままデータ同化として取り入れます.統計的に推定したりして観測データを補正しません.