大气化学资料同化研究进展与展望
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国防科技大学 气象海洋学院

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中图分类号:

X513

基金项目:

国家自然科学基金项目重点项目(42430612);国家自然科学基金项目青年项目(42505155);湖南重点研发计划(2024AQ2004);湖南省自然科学青年科学基金项目(2025JJ60259);国防科技大学自主创新科学基金(22-ZZCX-081)


Systematic Review of Advances and Prospects of Atmospheric Chemistry Data Assimilation
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    摘要:

    资料同化通过融合大气化学模式和多源观测数据,减小模式输入数据的不确定性,是提高大气化学模式预报准确率的重要技术方法。针对大气化学模式资料同化技术,系统梳理了污染气体和气溶胶初始场同化从单一状态变量向多元状态变量的转变过程,同时总结了采用集合方法与四维变分方法的污染物排放源同化反演,在排放源精度提升、时空分辨率优化及对污染物浓度预报改进方面的重要进展。随着观测数据的爆炸式增长,如何将高分辨率地理遥感数据充分用于大气化学资料同化是当前领域面临的核心挑战,而资料同化与人工智能算法的深度融合,是突破这一技术瓶颈、显著提升大气成分分析与预报精准度的关键研究方向。

    Abstract:

    DA (data assimilation) is a crucial technical method for improving the accuracy of atmospheric chemical forecasts by integrating the results of atmospheric chemistry models with multi-source observational data, reducing uncertainties in model input data. Centering on DA techniques for atmospheric chemistry models, the transformation process of initial field assimilation for pollutant gases and aerosols from single state variables to multi-state variables was systematically reviewed. Meanwhile, the important progress of pollutant emission source assimilation inversion using ensemble methods and four-dimensional variational methods was focus on the improvement of emission source accuracy, optimization of spatiotemporal resolution, and enhancement of pollutant concentration prediction performance. With the explosive growth of observational data, a core challenge in the current field lied in fully leveraging high-resolution geospatial and remote sensing data for atmospheric chemical DA. The deep integration of DA with artificial intelligence algorithms represented a key research direction to break through this bottleneck and significantly enhanced the accuracy of atmospheric composition analysis and forecasting.

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  • 收稿日期:2025-11-05
  • 最后修改日期:2025-12-30
  • 录用日期:2026-01-04
  • 在线发布日期: 2026-01-30
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