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为提高数值求解大气方程的速度, 研究了预处理JFNK（Jacobian-Free Newton-Krylov）方法及其在大气方程中的应用。这是一种非线性外循环Newton迭代与线性内循环Krylobv迭代相结合的快速算法,其优点是进行外循环Newton迭代时不要求Jacobian矩阵的形成和存储;它的有效性取决于内循环中线性系统的预处理。首先介绍了JFNK算法,然后以浅水波方程为例,描述了非线性残值的形成、预处理矩阵的构造及其在JFNK算法中的应用。试验结果表明：对内循环线性系统进行适当的预处理,能大幅度提高JFNK算法的运算速度。因而,JFNK是一种值得在大气方程中推广应用的方法。 相似文献
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利用CIP(Constrained Interpolation Profile)特征线半拉格朗日解法对平面一维和二维浅水波方程的重力波和普通经纬度网格下的球面浅水波模式进行了数值求解试验,给出了CIP特征线法的数值结果和对应大时间步长积分的对比。结果显示,一维CIP特征线法对重力波的位相、振幅和传播有很好的描述,对于不同时间步长都显示出计算稳定的特性。空间分离的二维特征线法是多维问题计算中简单有效的方法,在平面和球面二维问题的数值结果中都得到了CIP特征线法稳定的计算和良好的波动传播结果,在浅水波方程中可以克服半隐式算法在高分辨率时的大量运算,并有望成为处理重力波的替代算法。 相似文献
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介绍并验证了一种快速、精确地计算Jacobian的解析方法(辐射传输方程的线性化,简称LR方法),将其结果与NAST-I真正的线性模式及数值方法(差分方法)的Jacobian值进行比较。结果表明,这种解析算法不仅快速、精确,而且独立于辐射传输方程,在有效Jacobian计算中只需要输入大气透过率,可适用于任何垂直探测器权重函数的计算。 相似文献
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本文应用考虑大气整层辐散作用的正压涡度方程,在快速电子计算机上对一个移动性系统的流型进行数值预报。结果发现系统移动速度偏慢,这种偏慢现象和正压模式所取的平均高度以及考虑控制超长波后退的方法有关。最后提出了一种经验的改进方案。 相似文献
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本文应用考虑大气整层辐散作用的正压涡度方程,在快速电子计算机上对一个移动性系统的流型进行数值预报。结果发现系统移动速度偏慢,这种偏慢现象和正压模式所取的平均高度以及考虑控制超长波后退的方法有关。最后提出了一种经验的改进方案。 相似文献
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用改善的EVAD技术和变分法计算大气垂直速度 总被引：22，自引：2，他引：22
提出利用修正的Gram-Schmidt算法(MGS法)解决EVAD技术的求解问题．并通过2个实例。根据这2种改善的EVAD方法，分别计算出大气平均散度，再用变分法对散度值进行调整，然后利用连续方程，计算大气的垂直速度，并对各种结果进行了比较分析。 相似文献
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本文采用准静力大气热力——动力学方程组和平流扩散方程的数值解方法,模拟了汾河河谷地区的流场、温度场和浓度场。所得结果和1984年春该地区进行的一次SF_6示踪试验资料做了对比。计算浓度场采用了三种方法:一般网格的数值模式、套网格数值模式和正态模式。和实测值的比较表明,套网格模式给出较好的计算结果,并且不需要增加过多的计算时间。 相似文献
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A radiative-conductive model for the prediction of radiation fog 总被引：2，自引：0，他引：2
A conductive-radiative model is used to predict the formation and growth of radiation fog. This is accomplished by solving numerically the heat and mass transport equations in conjunction with an approximate form of the radiative transfer equation. The equations of motion in simplified form are included in the physical system to make use of Blackadar's (1962) formulation of the exchange coefficient of the boundary layer.It is found for a number of hypothetical test cases that the model gives results which appear to represent real physical conditions. One actual situation is tested. Results show that the model reproduces better than qualitatively those parameters which are obtained from routine observations. 相似文献
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Nelder-Mead Simplex (NMS)算法是一种查找多元函数局地最小值的无微分算法,在现代科学计算中得到广泛应用,该文提出了一种对NMS算法的改进方法.改进后,大大简化了其计算过程,提高了该算法的收敛速度.利用改进后的算法对陆面过程参数进行了拟合计算,结果表明:改进的NMS算法对非线性公式具有非常高的拟合精... 相似文献
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基于新一代天气雷达产品闽西南强对流天气临近预报方法研究 总被引：6，自引：1，他引：5
利用2003—2008年福建龙岩新一代天气雷达资料和常规探空资料,对闽西南历史冰雹及闽西雷雨大风天气发生的环境条件进行统计分析,建立历史冰雹和雷雨大风天气过程对应的新一代天气雷达产品判别指标。利用判别方程、新一代天气雷达产品和探空资料联合开展强对流天气临近预报预警方法研究：首先利用Fisher判别分析方法建立冰雹天气的判别方程,主要用于冰雹天气的判断,再利用雷雨大风的判别指标对雷雨大风和强雷暴天气进行第二次判别。通过历史过程的回报和2009年的试报表明：该系统对闽西南冰雹天气预报准确率较高,雷雨大风准确率次之。同时,利用风暴单体识别与跟踪的预测方法对冰雹预报结果和实况进行统计,表明风暴单体识别和跟踪算法（SCIT）预报准确率较高,可以用于风暴未来移速移向的预报。 相似文献
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基于机器学习的数值天气预报风速订正研究 总被引：3，自引：1，他引：2
对风速进行准确预测是精细化天气预报服务(如风能发电、冬季奥运会赛场条件保障等)的重要环节。本文基于三种机器学习算法(LASSO回归、随机森林和深度学习),对数值天气预报模式ECMWF预测的华北地区近地面10 m风速进行订正。首先利用LASSO回归算法提取对10 m风速有重要影响的气象要素特征集,将其作为三种机器学习算法的输入,建立相应模型对ECMWF预测的风速进行订正。用提取后的气象要素特征集建模有助于减少计算量和存储开销,并减小模型的复杂性,从而提高模型的泛化能力。将订正结果与传统订正方法模式输出统计(model output statistics,MOS)得到的订正结果进行对比。结果表明,三种机器学习算法的订正效果均好于MOS方法,显示了机器学习方法在改善局地精准气象预报方面的潜力。 相似文献
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在进行多次外循环更新的增量分析框架下,前一次极小化迭代过程中产生的信息可提供给下一次极小化做预调节。该文在GRAPES全球四维变分同化系统中对极小化算法——L-BFGS算法实施了这种预调节,通过全观测的个例试验和批量试验进行评估,发现进行预调节后L-BFGS算法的收敛效率得到明显提高,而且在1个月的循环试验中表现十分稳定。该工作可以帮助GRAPES全球四维变分同化系统有效减少极小化的迭代次数,有利于满足业务化运行的时效要求。另外,间隔6 h和间隔24 h的两次4DVar分析对应的海森矩阵变化不大,因此,前一时刻极小化过程产生的信息提供给后一时刻的极小化进行预调节也有一定效果。 相似文献
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The implicit nonlinear normal mode initialization (INMI) is applied to a tropical limited area shallow water modelin spherical coordinates.The boundary condition for the INMI scheme is based on the boundary formulation of themodel.The INMI scheme is found to be very efficient in suppressing spurious gravity wave oscillation and providing awell balanced initial data set for the model.The INMI scheme involves solving a number of elliptic type equations withvarying complexity.and hence an efficient numerical technique is required for solving such equations.In order to makeINMI computationally more attractive,we are employing the multigrid method for solving all the elliptic type equationsin the INMI scheme.The numerical procedures for the development of such multigrid solvers are briefly described. 相似文献
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The implicit nonlinear normal mode initialization (INMI) is applied to a tropical limited area shallow water model in spherical coordinates.The boundary condition for the INMI scheme is based on the boundary formulation of the model.The INMI scheme is found to be very efficient in suppressing spurious gravity wave oscillation and providing a well balanced initial data set for the model.The INMI scheme involves solving a number of elliptic type equations with varying complexity.and hence an efficient numerical technique is required for solving such equations.In order to make INMI computationally more attractive,we are employing the multigrid method for solving all the elliptic type equations in the INMI scheme.The numerical procedures for the development of such multigrid solvers are briefly described. 相似文献