数值天气预报(NWP)模式的有效时间积分方法

一、引言 天气预报以及气象学领域中许多其它的重要应用现在都广泛地使用着数值模式。通过对过去三十多年来发展的大量单个模式的自然选择,逐渐形成了目前实用的最好模式。科学文献中叙述的大气模式含有大量的时间积分格式,在这些模式中使用的各种数值方法也应用到了这种进化过程。在显式算法中,蛙跃格式曾引起许多模式设计者的注意,因为这种格式具有一些吸引人的特点,所以在很多数值模式中现在仍还使用它。与大多数积分算法一样,蛙跃格式是条件稳定的,这个条件规定了时间步长大小的上限,使用这个条件可以得到成功的积分。     

非线性积分方程的正解

设E是实Banach空间，P是E中的锥，在E中引入半序：u≤v(u，v∈E)，如果u-u∈P。这时，称E是有序Banach空间，记做(E，P)。若存在正数N，对任何的u≥u≥θ(θ表E中的零元)，     

非线性积分方程的正解

设E是实Banach空间,P是E中的锥,在E中引入半序:u≤υ(u,υ∈E),如果υ-u∈P。这时,称E是有序Banach空间,记做(E,P)。若存在正数N,对任何的u≥υ≥θ(θ表E中的零元),恒有N‖u‖≥‖υ‖,则称P是正规的,并且称N是P的正规常数,如果每一个ω∈Ε都可以写成ω=u-υ(其中u,υ∈P)的形式,即P-P=E,     

广义Birkhoff方程的积分方法

场方法和最终乘子法是求解运动微分方程的基本方法. 本文将这两种方法应用于广义Birkhoff系统,求出了场方法的基本偏微分方程和该方程的完全积分; 根据Jacobi最终乘子定理求出了广义Birkhoff方程的解. 并举例说明结果的应用.     

高阶Boussinesq类方程数值求解及试验验证

基于二阶非线性与色散的Boussinesq类方程,采用改善的Crank-Nicolson方法对不同情况下淹没潜堤上的波浪传播进行数值模拟。高阶方程与传统、改进型的Boussinesq方程计算结果进行比较,高阶方程的计算结果与实验吻合得更好。表明该高阶Boussinesq方程能够精确预测变水深、强非线性的复杂波况,可用于实际近岸海域波浪问题的计算。     

平衡方程的一个差分方案及初值化试验

作者设计了一个平衡方程的差分方案并用它进行了低纬初值化试验。其结果表明,这个方案具有明显特点:比舒曼方案平滑轻,迭代收敛快。     

东海几种扇形珊瑚的数值分析

深水非造礁石珊瑚(Ahermatypic coral)中的扇形珊瑚属(Flabellum)在东海大陆架海区不仅数量多,而且是优势种.因扇形珊瑚属自第三纪的始新世至今都有生长,所以不但引起现代底栖生物学者的关注,而且也是第三、第四纪古生物工作者常常提及的种属.自Lesson 1831年建立Flabellum以来,不断有新种报导,但也有不少学者对这些新种提出异议,认为是同物异名,时时在合并.有分有合,意见纷纭.因此,这一属的种类庞杂,相当混乱.     

一种新型二阶全非线性Boussinesq方程及其数值验证

通过改进二阶全非线性 Boussinesq 波浪方程中的色散项,得到了一组没有改变原方程的数学形式但适用于更大变化水深的新方程,其色散性能和变浅性能都比原方程有了很大改进,所适用的水深范围更大,能更好地描述从深水到近岸浅水处的波浪传播;并基于新方程建立了波浪数值模型,通过模拟波浪从浅水到深水的传播变形来验证新方程的有效性.     

斜压海洋动力学的一种三维数值模式 Ⅰ.动力学方程数值格式

依据自由海面海洋动力学原始方程建立了一种三维有限差分数值模式,可用于潮波、风暴潮和海流的数值模拟和预报。运动方程和连续方程的数值格式采用内、外模态分离的技术。外模态采用交替方向隐格式,用于计算海面高度和垂直平均流速,时间步长不受Ｃｏｕｒａｎｔ－Ｆｒｉｄｅｒｉｃｈｓ－Ｌｅｗｙ条件限制;内模态采用半隐格式,用于计算海流的垂直２颁布,其时间步长可大于外模态时间步长。模式的计算程度比一般显式模式可快１０倍     

东韩暖流驱动机制的正压数值研究

本文基于POM(Princeton Ocean Model)建立起日本海环流的数值模式。通过几个在有入(出)流情况下的正压变水深数值实验,检验了地形对日本海环流的影响。结果表明地形是控制日本海环流的重要因子。对马暖流在日本近岸的分支较多地受到地形的影响,这与前人的结论相一致。本文的研究发现在真实地形下,东韩暖流在正压情况下却很难由行星β效应维持。因此,层化效应是形成东韩暖流的必要因素。     

东韩暖流驱动机制的正压数值研究

日本海 ,在韩国称为东海 (或简记为ＪＥＳ) ,是北太平洋的４个边缘海之一 ,面积大约有１０６ｋｍ２ ,最深处可达３７００ｍ ,是一个检验海洋环流思想的天然试验场。虽然对日本海的环流研究已有近百年的历史 ,但由于其复杂性 ,对日本海的总环流的认识还停留在相当肤浅的水平 ,甚至对一些基本的环流问题都没找到答案。有关日本海的数值研究工作 ,最早是由Ｙｏｏｎ（１９８２ａ,ｂ,ｃ）和Ｋａｗａｂｅ（１９８２ａ,ｂ）完成的 ,在他们的工作中注重讨论了对马暖流的分支问题。Ｙｏｏｎ认为对马暖流在日本海可有两分支 ,β-效应对形成东韩暖流…     

近岸海浪几种数值计算模型的比较

除了统计模型，目前可用于近岸海浪计算的主要模型基本上可以分为Boussinesq方程、缓坡方程、能量平衡方程三大类。本文在对这三类模型作简要介绍的基础上，对它们用于近岸波浪计算各自存在的优缺点作了较为详细的比较，然后综合这三类模型的优点，根据目前我们所掌握的一些先进的海浪计算方法，提出一种比较实用的计算模型。     

关于一类非线性奇异积分方程的可解性

众所周知,解析函数的非线性边值问题与非线性奇异积分方程之间有密切联系,本文将在空间H_(R,K,δ)中讨论非线性奇异积分方程:     

南海风生正压环流动力机制的数值研究

利用ECOM si模式 ,1 0′× 1 0′水平分辨率 ,垂向 2 0个σ层 ,由H/R( 1 983)气候学月平均风应力场和开边界流量驱动 ,模拟了南海风生环流的季节变化 ,并针对南海冬夏季风生正压环流的动力机制进行了数值实验。实验中考虑以下动力因子对南海冬夏季环流的影响 :1 )开边界入流和出流 ;2 )风应力旋度 ;3)地形 ;4)惯性效应 ;5 ) β效应。数值实验表明 ,通过开边界进入南海的流量与风应力在南海内部引起的流量量值相当 ,特别是冬季两者对北部陆坡边界流和南海西边界流均有重要贡献 ;冬季南海海盆尺度气旋式流圈主要是由风应力旋度引起的 ,但平均风应力可以加强卡里马塔海峡的出流 ,而北部反气旋风应力旋度可引起南海暖流 ;陆坡地形使得海盆尺度冬季气旋式流圈中心限制在深海区 ,南海北部陆架的存在大大削弱了南海暖流的强度 ;惯性效应对南海环流的整体结构无明显影响 ,但使得黑潮入侵和台湾西南的流套变弱 ;深海海盆环流中 β项是与风应力旋度平衡的基本项 ,且 β效应对环流的西向强化和吕宋海峡入侵作用至关重要     

关于一类非线性奇异积分方程的可解性

众所周知，解析函数的非线性边值问题与非线性奇异积分方程之间有密切联系，本文将在空间HR，r,δ中讨论非线性奇异积分方程：     

适于模拟不规则水域波浪的缓坡方程两种数值模型比较

本文分析比较了适于不规则水域波浪模拟的椭圆型缓坡方程两种数值模型。两种数值模型均采用有限体积法离散,分别基于四叉树网格和非结构化三角形网格建立。首先结合近岸缓坡地形上波浪传播的经典物理模型实验对两种数值模型分别进行了验证,并结合计算结果对比分析了两种模型的计算精度和效率。计算结果表明,两种数值模型均可有效地模拟近岸波浪的传播变形;相对非结构化三角形网格下的模型,基于四叉树网格建立的数值模型在数值离散和求解过程中无需引入形函数、不产生复杂的交叉项,离散简单,易于程序实现,且节约计算存储空间,计算效率高。     

一种渤海风暴潮数值预报模式与试验

通过三维模式导出二维数值模式,采用守恒型空间差分格式对渤海风暴潮进行数值模拟。同时采用由三维模式导出的任意形式的底摩擦表达式,找出适用于渤海风暴潮的底摩擦参数。对曾经发生在渤海的四次较严重的风暴潮进行数值后报并与实测资料相比较,证实预报模式的可行性。