导读:本文包含了非静力论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:静力,框架,网格,动力,阴阳,模式,半拉。
非静力论文文献综述
黄超,彭新东,李晓涵[1]（2019）在《阴阳网格上通量型非静力模式动力框架的理想试验》一文中研究指出为改善球面经纬度网格在高分辨率应用的苛刻限制,提高全球大气动力模式的时间积分效率,选取以阴阳网格为基础构建通量型非静力大气模式动力框架,采用有限体积法和通量型平流显式算法积分方案,保证模式的守恒计算性能。该动力框架在标准叁维大气理想试验中进行了中期积分试验,对动力框架的计算效果、性能进行检验。在叁维平衡流试验,罗斯贝-豪威茨波试验和山脉罗斯贝波试验中均表现出很好的稳定性和叁维计算效果,其中水平2.5°分辨率模式的平衡流垂直速度误差为10~(-5)量级,而经向速度误差在10~(-2)量级,罗斯贝-豪威茨波保持基本波形稳定传播,而地形罗斯贝波试验则给出背风坡激发低槽在发展过程中不断向下游和南半球传播。(本文来源于《气象学报》期刊2019年01期）
程锐,宇如聪,徐幼平,王斌,宋帅[2]（2019）在《非静力AREM模式设计及其数值模拟Ⅱ:数值模拟试验》一文中研究指出在程锐等(2018)中,我们完成了非静力AREM(Advanced Regional Eta-coordinate Model)模式动力框架设计。本文将通过理想和实例试验检验其模拟能力。设计理想试验并通过与国际成熟的中尺度非静力框架比较,直接检验非静力AREM叁维动力框架在细致分辨率(约1 km)下的模拟性能。可以看出,非静力AREM与ARPS(Advanced Regional Prediction System)、WRF(Weather Research and Forecasting Model)模拟出类似的积云对流结构及演变特征,从而基本确证了本文发展的非静力框架的正确性。结合原静力平衡模式的初始化和物理参数化过程,形成非静力AREM模式系统。台风实例模拟表明,粗分辨率下静力、非静力AREM模式性能接近;但在高分辨率下,非静力明显优于静力模式。我们还开展了批量降水试验检验,对非静力AREM模式性能进行了进一步的验证。(本文来源于《大气科学》期刊2019年01期）
程锐,宇如聪,徐幼平,王斌[3]（2018）在《非静力AREM模式设计及其数值模拟Ⅰ:非静力框架设计》一文中研究指出AREM(Advanced Regional Eta-coordinate Model)对中国暴雨、台风等中尺度天气系统的模拟、预报能力突出。但是伴随模式分辨率的提高,制约该模式发展的一个问题日渐突出,即"静力平衡近似"的约束。本文通过对原静力平衡系统进行修正,引入高阶订正参数定义第叁运动方程来构建该模式的非静力动力框架。我们基于Euler原始方程组,有效结合原静力平衡模式的标准层结扣除及IAP(Institute of Atmospheric Physics)变换方法,推导出了球面余纬坐标下的非静力框架,并在E网格和η坐标下进行了时空离散。采用时间两部分离技术进行积分运算以提高计算效率,并通过"追赶法"结合迭代法计算声波。此框架可方便地继承静力平衡框架的特点,最大限度地保留静力平衡框架的优势。理论推导和数值试验表明,当非静力框架退化为静力平衡框架后,方程形式及其模拟结果一致。在文章第二部分将通过理想和实例试验检验非静力模式性能。(本文来源于《大气科学》期刊2018年06期）
李晓涵[4]（2018）在《GRAPES阴阳网格非静力模式的动力与物理过程长期积分特性研究》一文中研究指出近年来,随着计算机能力的迅速提升,进一步提高水平分辨率成为全球模式的发展趋势之一。我国自主研发的GRAPES模式是基于球面经纬度网格的全可压、非静力、半隐式半拉格朗日(SISL)模式。由于经纬度网格存在极点问题,使GRAPES在进行高分辨率运算时存在很大的计算负担。本研究利用阴阳网格的准均匀性避免极点问题,发展和完善了具备高分辨率运算潜力的GRAPES-YY模式。在阴阳网格SISL干空气动力框架的基础上,进一步考虑质量守恒强迫、数值扩散方案等,并耦合了一系列物理参数化过程。通过Aqua-planet长期积分试验,以及对真实大气的5天数值模拟试验,均表明了该模式的设计合理性与计算稳定性。本研究的主要工作与结论总结如下:模式中耦合的物理参数化方案包括:RRTMG长、短波辐射传输方案,NSAS深、浅积云对流参数化方案,MRF边界层湍流参数化方案、双参数混合相云微物理方案,以及CoLM陆面模式。由于SISL动力框架不能保证守恒性,本文通过固定大气表层气压的全球总量来达到质量守恒的目的。针对数值积分中容易出现的数值噪音,评估比较了几种常用的显式扩散方案,测试结果表明,四阶散度阻尼方案最适合于GRAPES_YY昀1°×1°长期积分运算。GRAPES_YY 在 Aqua Planet 叁种海温条件下(CONTROL、QOBS 和 FLAT)进行了分辨率为1°×1°的3.5年长期积分。模拟结果表明,热带降水对海温变化非常敏感,在CONTROL和QOBS试验中,热带降水(尤其是对流降水)非常集中于赤道,形成了单峰赤道辐合带,主要表现为雨带有组织东传,中间夹杂更小尺度的降水系统西传。随着热带地区海温梯度的减弱,在FLAT试验中热带降水主要分布于赤道两侧,形成双峰赤道辐合带,降水强度和雨带组织性都远小于CONTROL和QOBS,主要表现为离散分布的降水系统西传。模式大气对海温变化的响应还体现在大气环流上,Hadley环流、高空西风急流均随海温梯度减弱而出现向极区移动,其强度也随之减弱。和大部分静力模式相比,GRAPES阴阳网格模式在CONTROL和QOBS试验中出现了更强、更集中于赤道的热带对流降水和Hadley环流。一方面可能是NSAS积云对流方案的原因,该方案为了避免云微物理过程中造成格点尺度风暴,往往会形成更深的对流和更多的降水。另一方面,尽管目前模式分辨率较低,但在Aqua Planet的热带上空存在很强的对流上升运动,因此非静力动力作用也是不可忽略的。最后,本文利用GRAPES阴阳网格模式对真实大气进行了(1°×1°)5天数值模拟试验,模式降水和槽脊分布与再分析资料基本吻合。综上所述,Aqua Planet长期积分试验和对真实大气的模拟结果均表明,GRAPES阴阳网格模式已经初步发展完善,为GRAPES全球模式向更高分辨率发展提供了一个全新的模式版本和高分辨业务应用可能。(本文来源于《中国气象科学研究院》期刊2018-06-01）
张发波,王斌,李立娟[5]（2018）在《静力与非静力平衡模式动力框架对比》一文中研究指出以WRF模式为例,从定性和定量两个方面分别对静力和非静力平衡模式动力框架进行了对比分析。结果表明:大气动力学过程中的非静力平衡特征信息可以由一个控制其打开和关闭状态的开关性变量来予以表示。该变量主要影响大气垂直运动,水平运动受其影响较小,且随着模式分辨率逐步提高,其影响更加显着。因此,可以将复杂耗时的非静力平衡特征信息整合问题转化为开关变量的数学建模问题,从而为解决上述问题开辟了一条可能的新路径。(本文来源于《气象科技》期刊2018年02期）
黄超[6]（2018）在《阴阳网格通量型非静力大气模式动力框架性能研究》一文中研究指出全球高分辨数值天气预报和长期气候预测依赖于建立在准均匀网格上的守恒大气动力学模式。为改善球面经纬度网格在高分辨率应用的苛刻限制,提高全球大气动力模式的时间积分效率,改善全球大气动力模式长时间积分的守恒性能,本研究选以阴阳网格为基础构建了通量型非静力大气模式动力框架。阴阳网格是一种准均匀网格,能够改善传统球面经纬网格的数值计算性能。为了保证非静力大气动力框架的守恒性能,本研究采用了通量型的预报方程组,并且把守恒性能更好的物理量作为模式的预报变量,同时模式离散过程采用有限体积法求解,平流方案采用通量型显式算法积分方案。垂直方向上采用高度地形追随坐标和Lorenz跳层分布,模式的边界处理采用叁次拉格朗日插值。对于快波,时间积分采用水平显式、垂直隐式(HEVI)方案计算,对于慢波则采用叁阶龙格库塔(Runge-Kutta)方案。水平空间离散采用五阶迎风有限差分格式,垂直空间离散采用二阶通量型有限差分方法。构建的动力框架在标准叁维大气理想试验中进行水平2.5°分辨率的中期积分试验,对动力框架的计算效果、性能进行检验。在叁维平衡流试验,Rossby-Haurwitz波试验和山脉Rossby波试验中都表现出很好的稳定性和较高精度的计算结果。叁维平衡流试验中,模式积分12天后仍然保持平直的纬向风和平行纬圈的等压线分布,其中垂直速度误差为10~(-5)量级,经向速度误差在10~(-2)量级。尽管分辨率较低,积分14天后Rossby-Haurwitz波仍能保持基本波形稳定传播。在地形Rossby试验中,气流过山后形成了明显的地形强迫波动,并且随着时间不断发展增长,背风坡激发低槽在发展过程中不断向下游和南半球传播。结果表明,本文构建的基于球面阴阳网格的叁维非静力大气动力框架可以在保证守恒计算的前提下,实现稳定、高精度时间积分,满足中期数值预报的动力需求,为将来球面准均匀网格通用模式动力框架构建打下基础。(本文来源于《中国气象科学研究院》期刊2018-04-01）
辜旭赞,赵军,唐永兰[7]（2016）在《叁次样条函数(格式)准拉格朗日积分方案Ⅱ——样条格式非静力全可压动力框架与密度流试验》一文中研究指出采用样条格式二阶时空离散预报方程与显式-准拉格朗日积分方案,建立非静力全可压数值模式动力框架,对气压、气温(位温)、风及广义牛顿力(加速度)场做叁次样条函数拟合,实现各个变量场二阶可导,并且按牛顿运动定律,显式迭代插值求上游点"叁次运动"路径(叁维位移)与预报变量值,同时求得一个时间步长叁维位移的平均散度场,并以此绝热变率预报压、温场。其中,通过对静力方程做叁次样条拟合,可从非静力气压场分离出(满足静力方程)时变的静压场,从而无须引入大气参考廓线,并因此准确(二阶精度)计算出垂直气压梯度力与位移。密度流试验表明,上述非静力全可压动力框架能够模拟出高度非线性的密度流,初步验证样条格式做"叁次"数值模式动力框架的一致性和精确性,同时分析了与密度流试验benchmark参考解相比较存在差别的原因。(本文来源于《暴雨灾害》期刊2016年06期）
赵盼盼[8]（2016）在《非地形重力波非静力有旋参数化方案应用研究》一文中研究指出本文主要从非地形重力波参数化方案的理论基本和研究现状出发,通过分析全球大气谱模式的物理过程和动力过程耦合关系,并且利用其并行计算框架,在全球数值天气预报谱模式中成功引入了非静力有旋参数化WM96方案。典型天气过程的预报实验以2012年-2013年北半球平流层爆发性增温为实验个例来检验WM96方案的预报效果。试验结果表明:S02方案和WM96方案均能准确捕捉到平流层爆发性增温发生过程中环流形势、温度和风场的变化。S02方案和WM96方案相比于瑞利摩擦方案,风场24h和72h的预报偏差明显减小,温度场24h和72h的预报效果不明显,南半球的温度预报有改进,但是北半球温度预报有明显的偏低。WM96方案相比于S02方案改进效果不是很明显,但是环流形势的某些区域更加接近真实场,风场和温度场的预报偏差也有所减小,并且WM96方案中参数的设置对于预报结果有较大影响。最后以2013年1月1号到2月10号共计40天进行模式预报的统计检验实验。相比于S02方案,WM96方案在500hPa上位势高度、温度和风场的距平相关系数与均方根误差都有明显改进,并且将第八天位势高度和第七天温度的距平相关系数提高到0.6以上,说明改进效果很显着;100hPa和10hPa上WM96方案改进效果不是很明显。(本文来源于《国防科学技术大学》期刊2016-11-01）
李晓涵,彭新东[9]（2016）在《基于阴阳网格的非静力全球大气预报模式》一文中研究指出在传统的经纬度网格中,极点的奇异性和随之而来的经线在极区辐合的问题是全球大气预报模式(AGCM)向高分辨率发展的瓶颈之一。近年来,一些新型的准均匀网格,例如正二十面体网格、立方球心网格、阴阳网格为解决极点问题提供了新的可能。本文针对我国的全球/区域同化预报系统(GRAPES)为半隐式半拉格朗日积分形式的特点,研发了基于阴阳网格的非静力、全可压叁维全球模式。模式的大气方程组包含叁维方向的科氏力分量,以确保阴阳网格各计算域共享同一套并行计算代码,同时具有相同的计算精度。为满足模式高效、准确的要求,采用高阶拉格朗日插值方案计算阴阳网格内边界和跨边界的拉格朗日追踪。模式选用通量形式的分段有理函数方案(PRM)来计算水物质平流,为进一步满足守恒性打下基础。通过一系列理想试验,该模式展现出良好的数值计算稳定性和准确性,以及高效的计算性能。(本文来源于《第33届中国气象学会年会 S8 数值模式产品应用与评估》期刊2016-11-01）
杨锦辉[10]（2015）在《半隐式半拉格朗日非静力数值天气预报谱模式动力框架若干关键技术研究》一文中研究指出数值天气预报在过去几十年的发展中一直采用一个重要的近似:静力近似。随着计算机集群计算能力不断提升,数值预报模式的分辨率也越来越高,能够为用户提供更加精确的预报服务。一般而言,当水平分辨率优于10km时,静力近似已经不适用了。因此开发非静力模式是未来数值预报系统发展的迫切需求。相比静力模式,一方面非静力模式要增加预报变量,方程的形式更加复杂;另一方面非静力模式水平网格尺度更细,为了能够准确地显示高分辨率下小尺度地形引起的局部气象要素,需要很多特定的数值处理技术。本文针对现有非静力模式缺乏高精度垂直离散格式、模式误差增长估计手段不足等问题,在已有的数值方法基础上,对全球非静力谱模式绝热动力框架若干关键问题进行深入研究,主要工作包括:1.实现有限差分二维X-Z平面谱模式。二维X-Z平面模式是数值预报模式的研究模式,其方程组和数值离散要点同叁维有限区域预报模式保持一致。对垂直有限差分离散格式进行了精巧设计,使得其满足非静力模式的垂直约束。模式采用半隐式半拉格朗日时间平流离散格式,同时也对侧边界、上下边界条件分别进行了处理以保证计算结果的正确。在二维模式下,测试了四种山峰波测试样例以及重力波样例,验证了模式采用的数值离散格式的准确性和稳定性。2.实现垂直混合有限元有限差分二维X-Z平面模式。基于质量坐标的非静力模式垂直离散存在一系列的约束条件,应用有限元垂直离散被证明是难以实现的。本文提出了一个高精度混合离散格式,对半隐式格式的线性部分进行有限差分离散,对非线性部分进行有限元离散。同时为提高有限差分离散的精度,增加线性部分计算的分层数量。有限元采用四阶B-spline样条基函数。为方便处理垂直边界,先把垂直场投射到叁阶样条插值函数空间形成多项式分段函数,在处理完边界后再投射到B-spline空间。如此避免了B-spline样条基函数直接处理边界,使得有限元计算更加简洁高效。对二维有限元模式也进行了多种测试样例,并同有限差分进行了定性和定量的对比,结果表明混合有限元格式在精度上要优于有限差分格式。3.实现叁维全球非静力谱模式。叁维球面模式和二维模式的动力框架基本一致,但采用的谱方法基函数有区别,球面谱模式采用球面谐波函数为基函数。球面模式水平网格采用精简高斯网格,模式方程的曲率项通过半拉格朗日插值时方向转换矩阵引入。科氏力项采用的是隐式处理形式。对叁维模式进行了一系列的测试,包括稳定状态测试、斜压不稳定波测试、Rossby-Haurwitz波测试、山峰波测试等。测试结果验证了叁维模式的准确性和稳定性。4.研究混沌模型的初始误差增长特性,发现混沌模型的平均相对误差饱和值同初始误差值之间存在一个简单的对数线性关系:二者的对数和为常数。利用该关系,提出平均绝对误差的概念,混沌系统的平均绝对误差饱和值为与初始误差无关的常数。利用这一特性,给出一个定量计算可预报期限的数学估计模型。研究了混沌系统模型误差增长特性,发现模型平均绝对误差增长在短期内呈指数增长,一段时间后达到饱和。可利用模型误差增长指数大小和达到饱和值的时间作为衡量模型优劣的评价手段。(本文来源于《国防科学技术大学》期刊2015-12-14）
非静力论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
在程锐等(2018)中,我们完成了非静力AREM(Advanced Regional Eta-coordinate Model)模式动力框架设计。本文将通过理想和实例试验检验其模拟能力。设计理想试验并通过与国际成熟的中尺度非静力框架比较,直接检验非静力AREM叁维动力框架在细致分辨率(约1 km)下的模拟性能。可以看出,非静力AREM与ARPS(Advanced Regional Prediction System)、WRF(Weather Research and Forecasting Model)模拟出类似的积云对流结构及演变特征,从而基本确证了本文发展的非静力框架的正确性。结合原静力平衡模式的初始化和物理参数化过程,形成非静力AREM模式系统。台风实例模拟表明,粗分辨率下静力、非静力AREM模式性能接近;但在高分辨率下,非静力明显优于静力模式。我们还开展了批量降水试验检验,对非静力AREM模式性能进行了进一步的验证。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
非静力论文参考文献
[1].黄超,彭新东,李晓涵.阴阳网格上通量型非静力模式动力框架的理想试验[J].气象学报.2019
[2].程锐,宇如聪,徐幼平,王斌,宋帅.非静力AREM模式设计及其数值模拟Ⅱ:数值模拟试验[J].大气科学.2019
[3].程锐,宇如聪,徐幼平,王斌.非静力AREM模式设计及其数值模拟Ⅰ:非静力框架设计[J].大气科学.2018
[4].李晓涵.GRAPES阴阳网格非静力模式的动力与物理过程长期积分特性研究[D].中国气象科学研究院.2018
[5].张发波,王斌,李立娟.静力与非静力平衡模式动力框架对比[J].气象科技.2018
[6].黄超.阴阳网格通量型非静力大气模式动力框架性能研究[D].中国气象科学研究院.2018
[7].辜旭赞,赵军,唐永兰.叁次样条函数(格式)准拉格朗日积分方案Ⅱ——样条格式非静力全可压动力框架与密度流试验[J].暴雨灾害.2016
[8].赵盼盼.非地形重力波非静力有旋参数化方案应用研究[D].国防科学技术大学.2016
[9].李晓涵,彭新东.基于阴阳网格的非静力全球大气预报模式[C].第33届中国气象学会年会S8数值模式产品应用与评估.2016
[10].杨锦辉.半隐式半拉格朗日非静力数值天气预报谱模式动力框架若干关键技术研究[D].国防科学技术大学.2015
论文知识图
