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利用伴随法优化非线性潮汐模型的开边界条件Ⅱ.黄海、东海潮汐资料的同化试验 总被引：12，自引：4，他引：12
本研究基于最优控制理论,采用变分数据同化法,通过建立伴随模型,把观测资料同化到陆架海域潮汐数值模型中去,优化开边界条件,以便提高数值预报的精度.潮汐模型的控制方程为考虑平流项、非线性底摩擦和侧向涡动粘性项的非线性浅水方程组.在第Ⅰ部分建立伴随模型和进行“孪生”数值试验的基础上,给出利用验潮站的水位资料以及TOPEX/Poseidon卫星测高数据在黄海、东海进行变分数据同化试验的数值结果.试验表明利用上述资料对模型进行变分同化校正是可行的. 相似文献
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在悬沙输运的数值模拟中,初始场的准确给定至关重要。目前诸多确定初始场的方案均存在一定的缺陷,初始场的准确性有待进一步提高。本文基于一个三维悬沙输运伴随同化模型,通过孪生实验和实际实验,对模型初始场进行了伴随法反演研究。在孪生实验中,首先验证了初始场的相对重要性;其次,探讨了初始场的反演结果对优化算法、初始猜测值、卫星遥感数据数量、同化时间窗口宽度和背景流场误差的敏感性;最后,比较了伴随法和插值法重构初始场的能力。孪生实验结果表明:最速下降法对初始场的优化反演效果要优于三种共轭梯度法和有限记忆BFGS法;初始场的反演效果对初始猜测值、卫星遥感数据数量和背景流场误差不敏感,而对同化窗口宽度较为敏感;与插值法相比,伴随法是重构模型初始场更有效的手段。实际实验中,在杭州湾海域同化典型的小潮时期和大潮时期的GOCI卫星遥感资料所得表层悬沙浓度数据,优化反演了初始场。实际实验结果表明:数据同化后,得到了更符合实际的最优初始场,表明伴随法是实现初始场优化反演的有效手段。该研究对进一步改进悬沙输运模型的初始化方案具有一定的参考价值,也对其他数值模型的初始化方案具有一定的借鉴价值。 相似文献
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利用变分同化技术,将船舶报资料与海表面温度短期数值预报模式有机结合,实现了渤、黄、东海的海表面温度短期数值预报。本预报模式利用伴随方法实现了预报模式的全局优化,不但最大限度地利用了船舶报资料,而且初始温度场的调整由自动的数值迭代过程来实现。在渤、黄、东海海域,4个季节的典型月份的SST连续1个月的24h后报结果与船舶报资料均方差均降至0.8℃以下。同化后海表面温度初始场的绝均差较同化前有显著下降。与以前所用的客观分析方法比较的结果表明,伴随同化的预报精度明显高于客观分析方法。 相似文献
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利用区域海洋模式ROMS(Regional Ocean Modelling System)及其四维变分同化模块,建立了具有资料同化能力的东中国海风暴潮数值模式,通过将海洋站水位观测资料同化到风暴潮模式中,提高了模式对风暴潮的模拟精度。四维变分同化技术能够在整个同化时间窗口保持动力协调,使模拟结果在该时间窗口内最大程度的靠近观测,同时,得到了最优预报初始场。利用该模式,对两次温带风暴潮过程进行了数值模拟,结果表明:在同化窗口内,同化对模拟精度有明显的提高;结束同化之后,得到的最优预报初始场对临近预报精度也有一定提高。 相似文献
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一次受台风影响的大气波导过程分析和数值模拟 总被引：3，自引：0，他引：3
利用NCEP再分析资料及实况探空资料,对2002年8月31日台风"鹿莎"靠近和进入韩国期间,在我国东部地区大气波导的发生情况,以及相对应物理量场进行分析发现:湿度递减以及辐散下沉运动与大气波导的发生有很好的对应关系.运用中尺度预报模式ARPS对这次大气波导过程进行了两种方案的数值模拟试验,结果表明:对大气波导进行数值模拟时,初始场非常重要.在初始时刻同化了探空资料后的初始场更接近真实大气状况,同化探空资料初始场的模拟结果比没有同化探空资料初始场的模拟结果更接近于实际探空资料. 相似文献
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提出了利用共轭方程研究海洋对于局域大气平均气温的作用的方法。在现今海洋基本动力方程基础上导出了球坐标系下的海水温度共辊方程。分析了海水共轭温度的意义，其量值(或垂直梯度量值)表征了不同区域海洋对于局域气温的相应贡献，它在全球海洋中的分布对于局域气候形成与变化研究具有重要意义。 相似文献
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V. B. Zalesny A. V. Gusev S. N. Moshonkin 《Izvestiya Atmospheric and Oceanic Physics》2013,49(6):642-658
A numerical primitive-equation model of the hydrodynamics of the Black Sea and the Sea of Azov in σ-coordinates is proposed. The model has a resolution of ～4 × 4 km in horizontal coordinates with 40-σ levels in the vertical and includes the four-dimensional variational initialization of temperature and salinity fields. A numerical initialization algorithm combines splitting methods and adjoint equations. Flow, temperature, sea level, and salinity fields driven by atmospheric forcing are calculated for the year 2008. The calculations are made in a variational initialization — prediction regime. Temperature and salinity fields are initialized at the end of each month. The optimality system includes forward and adjoint transport-diffusion equations for heat and salt that are linearized on the assimilation interval. Results of three numerical experiments with different sets of assimilated data in comparison with the prediction obtained from the forward model are discussed. 相似文献
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Motoyoshi Ikeda 《Journal of Oceanography》2003,59(1):79-86
An approximate variational method is proposed to assimilate an oceanographic data set with a numerical ocean model. In the
approximate method, the adjoint equation to a governing equation is derived and then converted to a finite difference form,
in contrast to the ordinary, exact variational method which is composed of a finite difference equation adjoint to the finite
difference governing equation. A cumbersome derivation of the adjoint equation is avoided, and finite difference schemes used
for the original governing equation are easily utilized for the adjoint equation. This method has been verified with twin
experiments. The flow field in the twin experiments is composed of dipole eddies in a two-layer quasi-geostrophic model. Initial
and boundary conditions are control variables. The descent converges towards the exact field within 50 iterations, showing
that the fundamental problem of the method (an unstable descent with a large number of iterations) does not appear. The approximate
method is promising and should be tried with real data.
This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date. 相似文献
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INTRODUTION ln the ocean environrnent prediction nurnerital medels in the China seas, the TaiwanStrait was usually considered as oPen boundary either in the study of the East China Ai or thefouth China As, so it is difficult to get a satisfactory predicted result in this strait area.Recently many stud1es on the Taiwan Strait have been made, arid the predlction serviceproects of the drine prediction stage are increasing and have achieved high--favorable econodricbenefit. Nevertheless, t… 相似文献
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特征线计算格式下共轭方程两种导出途径的比较 总被引：1，自引：0，他引：1
共轭方程的导出是建立资料同化模型的关键，其导出方式有两种途径：AFD形式与FDA形式。在特征线计算格式基础上针对一类较广泛海洋动力控制方程分析了其两种共轭方程（AFD形式与FDA形式）之间的关系，并将理论结果应用于波谱共轭方程的讨论。 相似文献