伴随模式在海冰融池参数估计中的应用

发布时间：2021-04-27 12:28

　　海洋科学中的数值模式通常有一些重要的次网格物理过程需要进行参数化以在模式中表达出来。这些参数化过程的算法有其物理基础,但中间的某些关键参数有着很大的不确定性,并将影响模式的长期积分结果。海冰模式的融池方案中存在这样的不确定参数。由于观测条件的限制,这些关键参数往往需要大量的敏感性试验来确定,但受到巨大计算量的限制。伴随模式方法提供了参数估计的另一种思路,已被用于海冰模式参数的估计和优化。但伴随模式的研发往往需要模式代码转换的方法得到,是一件耗时、困难的工作。目前,尚未研发融池伴随模式,用于融池参数估计。本文首先构建了CICE6海冰模式中CESM融池参数化方案的伴随模式,并使用伴随模式对融池纵横比参数进行了参数估计。本文还使用估计的参数进行了模拟,评估了使用估计的参数对融池及海冰模拟的影响。主要结论如下:（1）通过模式代码转换的方式,可以正确地构建融池参数化方案的切线性模式和伴随模式。（2）利用融池正向模式、融池伴随模式和L-BFGS极小化算法,构建了融池参数估计算法。使用CICE6.0默认参数值下模式向前积分的结果作为“观测”约束对算法进行了验证,结果表明,参数估计算法是正确且有效的。... 

【文章来源】：南京信息工程大学江苏省

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 前言
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 海冰融池的观测
        1.2.2 海冰融池的模拟
        1.2.3 伴随模式的应用
    1.3 论文结构和技术路线
第二章 资料与伴随模式方法
    2.1 融池覆盖率观测数据
    2.2 海冰密集度观测数据
    2.3 海冰模式的大气强迫数据
    2.4 伴随理论与伴随模式研发
        2.4.1 伴随模式的数学理论
        2.4.2 伴随模式的编程规范
        2.4.3 Lorenz系统的伴随模式
        2.4.4 伴随模式用于参数估计
    2.5 CICE6 海冰模式及ICEPACK模块
    2.6 CESM融池参数化方案
    2.7 L-BFGS极小化算法
第三章 CICE6 海冰模式中CESM融池参数化方案的伴随模式
    3.1 融池参数化方案的伴随模式
        3.1.1 输入输出常数和变量的确定
        3.1.2 基本态的处理
        3.1.3 分支结构语句的处理
        3.1.4 计算顺序的处理
        3.1.5 切线模式和伴随模式的检验
    3.2 海冰融池参数估计算法及验证
        3.2.1 海冰融池参数估计算法
        3.2.2 参数估计算法验证
第四章 不同海域海冰融池参数估计结果
    4.1 研究区域与时段
    4.2 模式设置
    4.3 多年冰上融池纵横比参数的估计
    4.4 一年冰上融池纵横比参数的估计
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 创新点
    5.3 展望
附录
    附录1 CESM融池参数化方案的伴随模式源程序
    附录2 海冰融池参数估计算法程序结构图
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3163469