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求解海洋环流定常解的直接积分法与伴随法比较 总被引：1，自引：0，他引：1
海洋环流的定常解一般是通过直接积分模式一段足够长的时间而得到。近年来在海洋气候资料同化研究中,在代价函数(costfunction)中引入了时间导数项,利用伴随法求解,使时间导数项和与观测的方差之和最小,以保证解是准定常的并与观测吻合。本文将代价函数中的观测项和时间导数项分别考虑,来测试算法效能。如果在代价函数中仅有时间导数项,则问题是求海洋环流的定常解。本文的目的是通过与直接积分方法相比较,来考察伴随法求定常解的效率。利用IAP浅水方程模式及其伴随模式进行的数值试验也表明伴随法求解定常解的效率不优于直接积分的方法,需要进行大数量的迭代才能使解收敛到准定常解。如果在代价函数中仅有观测项,并且资料是完全的,伴随法可以很快地求出与资料拟合的解。这说明了如只求定常解,伴随法并不合算,其优点在于资料同化。 相似文献
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海洋平台结构系统可靠性分析 总被引：6，自引：0，他引：6
本文研究了对三维模型的导管架平台结构系统可靠性评估方法。在极值载荷条件下，分别以极限冲剪应力及屈曲临界应力作为管节点及杆件的极限强度，采用增量载荷法建立失效模式安全余量方程。同时研究了求取结构系统主要失效模式的自动算法及计算系统失效概率的方法。作为一个算例，运用作者开发的计算机程序，对一固定式导管架平台进行了可靠性分析，验证了本文方法对开展三维模型平台结构系统可靠性评估是可行的。 相似文献
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本文根据ＭＭ４模式输出资料，利用平衡模式的ω－方程对１９８３年４月２５－２６日的模式气旋作了诊断分析，结果显示，气旋爆发性剧烈发展，与大尺度加热，积云对流加热，温度平流，涡度平流等物理因子密切相关，其中以温度平流和非绝热热尤为重要。 相似文献
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建立南海潮波模式及其伴随同化模式,在传统二维潮波方程的基础上加入了内潮耗散项,考虑了内潮耗散对南海潮波系统的影响,在前人工作基础上,改进了内潮耗散参数化方案,并给出内潮耗散项中地形效应参数的计算公式;通过对比,本文的参数化方案比前人参数化方案能取得更为合理的模拟结果。以63个验潮站和24个TOPEX/Poseidon卫星高度计轨道交叉点处的调和常数作为观测值,利用伴随同化方法来优化模式中的底摩擦系数和内潮耗散系数。为了寻求最优的优化方案,设计了7组数值实验。实验结果表明,实验7先优化内潮耗散系数再优化底摩擦系数的模拟结果最优。利用实验7的模拟结果分析了南海M2分潮的潮波特征,与前人结果基本一致。 相似文献
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三维陆架模式及其应用——一个三维陆架模式及其在长江口外海区的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
建立一个σ坐标系下三维非线性斜压浅海与陆架模式，并首次应用于夏季长江冲淡水扩展的研究。模式计算区域为整个东中国海，水平分辨率为７．５′×７．５′，垂向分辨率为１１层，考虑实际海岸形状和海底地形，在空间完全交错的网格系统上，离散化控制方程组，采用ＡＤＩ计算方法数值求解。动量方程中的非线性项采用二次能量守恒的半动量格式，温盐方程中的平流项采用迎风格式，垂向涡动扩散项采用隐式。数值试验结果基本再现了伸向东北的冲淡水舌和东中国海的环流结构 相似文献
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与反任意分布的观测值通过空间和时间插值分析到网格点的方法相比较，利用动力关系分析问题，其优势性十分明显，在一个能提供时间连续和动力耦合的模式预报方程中，有机地结合现在和过去的资料，即众所周知的四维资料同化。从目前经常应用的四维资料同化方法出发，详细分析了它们的特点和今后四维资料同化方法在预报模式中的应用前景。 相似文献
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An ensemble optimal interpolation (EnOI) data assimilation method is applied in the BCC_CSM1.1 to investigate the impact of ocean data assimilations on seasonal forecasts in an idealized twin experiment framework. Pseudo-observations of sea surface temperature (SST), sea surface height (SSH), sea surface salinity (SSS), temperature and salinity (T/S) profiles were first generated in a free model run. Then, a series of sensitivity tests initialized with predefined bias were conducted for a one-year period; this involved a free run (CTR) and seven assimilation runs. These tests allowed us to check the analysis field accuracy against the “truth”. As expected, data assimilation improved all investigated quantities; the joint assimilation of all variables gave more improved results than assimilating them separately. One-year predictions initialized from the seven runs and CTR were then conducted and compared. The forecasts initialized from joint assimilation of surface data produced comparable SST root mean square errors to that from assimilation of T/S profiles, but the assimilation of T/S profiles is crucial to reduce subsurface deficiencies. The ocean surface currents in the tropics were better predicted when initial conditions produced by assimilating T/S profiles, while surface data assimilation became more important at higher latitudes, particularly near the western boundary currents. The predictions of ocean heat content and mixed layer depth are significantly improved initialized from the joint assimilation of all the variables. Finally, a central Pacific El Ni?o was well predicted from the joint assimilation of surface data, indicating the importance of joint assimilation of SST, SSH, and SSS for ENSO predictions. 相似文献
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建立了一个功能较为完善的四维同化系统,解决了温度调查资料中存在的同步性问题。为了检验同化方法和模式程序的正确性,以及讨论同步性误差的校正效果,从同化结果与锚系调查数据、同化结果与遥感数据、比对断面均方根误差和海表平均温度4个方面进行了探讨,结果表明:1)同化结果与锚系调查数据对比显示,改进参数的NMC方法(来自美国国家气象中心)能够适用于长江口外海域中的温度四维同化,同化温度结果与锚系调查数据在变化趋势上一致,在数值上最大差异不超过0.4℃;2)同化结果与遥感数据对比显示,同化结果能够将调查资料推演到完整的时空范围,并具有较好的变化趋势和精度;3)根据比对断面均方根误差分析,调查资料中两个比对断面温度间的均方差误差为3.8℃,而同化结果与实测数据的均方根误差低于0.6℃,说明同化方法有效地降低了调查资料中的同步性误差;4)海表平均温度分析显示,同化结果能够避免调查不同步引起的各种温度斑块,并且其温度分布和锋面结构能够更如实地反映实际情况。 相似文献
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海洋中尺度涡在本质上是属于满足准地转平衡的大尺度运动,因此理论上,其在短时间内的运动将主要受到准地转平衡关系的约束,而外部强迫场的影响在短期内不会明显改变其运动特征。基于上述思想,我们提出了一种基于四维变分同化初始场的中尺度涡旋预报方案。为了检验该方案的可行性,本文使用区域海洋模式(regional ocean modeling system, ROMS)和其内建的增量强约束四维变分同化(incremental strong constraint four dimensional variational, I4D-Var)模块,建立了一个南海海洋同化模拟系统。首先,通过I4D-Var方法将AVISO卫星高度计资料同化到海洋数值模拟中,获得了理想的中尺度涡同化模拟结果。同化、模式模拟和观测三者的中尺度涡统计结果表明,该同化系统模拟的南海中尺度涡的路径、半径、海表高度异常和振幅等特征信息与AVISO(Archiving ValidationandInterpolationofSatelliteOceanographicData)观测结果高度吻合,同时在深度上的分析表明,涡旋对应的温度、盐度和密度均得到有效的调整。然后,将该同化系统的模拟结果做为初始场,对某一特定时段的南海中尺度涡进行了后报模拟和结果的定量化分析。通过比较后报模拟与观测资料中对应涡旋的海表面高度异常(sea surface height anomalies, SSHA)相关系数、涡心差距和半径绝对误差,证明该方案的中尺度涡后报时效至少可达10 d以上。后报实验结果验证了该中尺度涡预报方案的可行性,从而为中尺度涡的预报提供一定的理论基础和可行性方案。 相似文献
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将伴随同化方法用于渤、黄海NPZD三维浮游生态动力学模型的研究中,利用1998年～2006年的SeaWiFS叶绿素资料作为观测数据进行同化实验,优化难以确定的生态参数.文中对参数在整个计算区域取常数时进行了优化,同时尝试了一种新的参数化方案,即在海区中选取一些点作为独立参数点,其它点的参数由独立参数点的值经过线性插值得到,优化独立点的参数后得到所有计算格点的参数.针对这两种不同的参数化方案做了一系列对比实验,结果表明利用伴随同化方法反演空间分布的参数能有效地提高数值模拟的精度. 相似文献
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MASNUM-WAM海浪模式集合Kalman滤波同化研究-I.风场扰动对海浪模拟影响 总被引：1，自引：1，他引：0
模式集合样本的代表性和观测信息的可靠性是制约数据同化效果的重要因素,而前者对海浪模式同化的影响尤为显著。由于海浪模式对初始场的敏感性较弱,来自大气的风输入源函数是海浪的重要能量输入,如何合理地对风输入进行扰动,构造海浪的集合模式运行,是实现和改进海浪模式集合Kalman滤波同化的关键问题。为了实现海浪模式集合运行,本文提出了风场的三种集合扰动方案,分别为：纯随机数、随机场和时间滞后的风场扰动方法。本研究利用2014年1月ECMWF全球风场,基于这三种风场扰动方法开展了集合海浪模式的集合运行实验,并统计分析了海浪特征要素（有效波高）和二维波数谱对风场扰动的响应。结果表明,随机场集合扰动方案所构造的风场集合效果最佳,所得海浪模拟结果的集合样本发散度适中,能够较为合理地反映背景误差的统计特征,可用于进一步的集合Kalman滤波海浪数据同化实验。 相似文献
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This study deals with the assimilation of TOPEX altimeter-derived sea level variability in a reduced-gravity model of the northwestern Indian Ocean. The assimilation has been done using variational assimilation method with adjoint technique. A cost function representing the misfit between the model and the data is minimized with the model equations acting as constraints. The initial conditions of the model are used as control parameters and the best-fit initial conditions are determined as a result of minimization carried out using a variable-storage quasi-Newton method. Experiment has been done with 10 days' cycle-averaged data of TOPEX. Assimilation for 10 days and 20 days has been performed and it has been seen that 20 days' assimilation of satellite data provides better results. 相似文献
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Assimilation of satellite-derived surface datasets has been explored in the study. Three types of surface data, namely sea level anomaly, sea surface temperature and sea surface salinity, have been used in various data assimilation experiments. The emphasis has been on the extra benefit arising out of the additional sea level assimilation and hence there are two parallel runs, in one of which sea level assimilation has been withheld. The model used is a state-of-the art ocean general circulation model (OGCM) and the assimilation method is the widely used singular evolutive extended Kalman filter (SEEK). Evaluation of the assimilation skill has been carried out by comparing the simulated depth of the 20°C isotherm with the same quantity measured by buoys and Argo floats. Simulated subsurface temperature and salinity profiles have also been compared with the same profiles measured by Argo floats. Finally, surface currents in the assimilation runs have been compared with currents measured by several off-equatorial buoys. Addition of sea level has been found to substantially improve the quality of simulation. An important feature that has been effectively simulated by the addition of sea level in the assimilation scheme is the near-surface temperature inversion (2-3°C) in the northern Bay of Bengal. 相似文献
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海洋初值的形成,是开展海洋数值预报的关键问题之一,在我国的海洋预报研究中,它还是一个新课题。本文从海洋观测现状出发,对海洋初值形成的主要环节及其有关理论和处理方法进行了初探,它包括大洋资料选取、资料质量控制、客观分析、初值化及四维同化等5个方面。作为举例,对SST(海表温度)模式的初值形成方法进行了阐述,实际应用表明该方法是稳定而有效的,尽管是初步的。 相似文献
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Variational data analysis with control of the forecast bias 总被引：1，自引：0，他引：1
We propose a methodology for the treatment of the systematic model error in variational data assimilation. The principle of the method is to add a systematic error correction term in the model equations and to include it in the variational assimilation control vector.
This method is applied to a simplified ocean circulation model in an identical twin experiment framework. It shows a noticeable improvement compared to the result of a classical variational assimilation scheme in which the systematic error is not corrected. The estimated systematic error correction term is sufficiently consistent with that needed by the model that it allows improvements not just to the analysis, but also during the forecast phase. 相似文献
This method is applied to a simplified ocean circulation model in an identical twin experiment framework. It shows a noticeable improvement compared to the result of a classical variational assimilation scheme in which the systematic error is not corrected. The estimated systematic error correction term is sufficiently consistent with that needed by the model that it allows improvements not just to the analysis, but also during the forecast phase. 相似文献