大尺度环流相互作用研究与模式下边界条件估计研究

发布时间：2021-06-22 14:38

　　本文的研究内容由两部分构成.首先,全球范围内的大尺度大气环流系统对于全球气候演变具有重要影响,其相互间的作用往往伴随着全球气候的变化,因此,研究大尺度水平型环流、经圈型环流以及纬圈型环流之间的相互作用问题显得十分重要.此外,现有的数值天气预报模式总存在模式误差,模式误差是导致预报不准确的主要原因之一.关于模式误差的订正已有许多方法,但现有方法多数是建立在边界条件准确给定的假设基础之上,而实际中,数值模式的下边界条件是很难准确获得的.因此,若能利用我们所积累的历史观测资料,有效解决数值模式下边界条件的估计问题,必然能够有效改进数值模式的预报效果.在第一部分研究中,我们将已有的大尺度三型环流分解模型与球坐标系下大气运动的原始方程组相结合,建立了大尺度水平型环流、经圈型环流以及纬圈型环流动力学方程组,并在保持方程组主要物理性质不变的基础上,对绝热无耗散条件下的动力学方程组进行化简,得到了一个大尺度环流相互作用的简化模型.针对此简化模型,本文给出了它的数值求解方法,通过计算模拟此简化模型,期望揭示水平型环流、经圈型环流以及纬圈型环流之间的相互关系,为气候预测提供理论依据.在第二部分工作中,考虑... 

【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 引言
第二章 全球大尺度环流的相互作用研究
    2.1 球坐标系下大气基本方程组
    2.2 三型环流分解模型
    2.3 无量纲化过程介绍
    2.4 自伴算子及反伴算子介绍
    2.5 球谐函数
        2.5.1 球谐函数简介
        2.5.2 球谐函数Y_l~m的性质及其递推关系
    2.6 Legendre-Galerkin方法简介
    2.7 原始方程组简化模型及求解
    2.8 小结
第三章 数值模式下边界条件估计问题的研究
    3.1 最优控制问题背景与模型
    3.2 优化问题求解方法介绍
    3.3 数值模式下边界条件估计问题的最优控制问题
        3.3.1 数值模式下边界条件估计问题
        3.3.2 最优控制问题的求解
    3.4 数值实验
        3.4.1 数值求解方案
        3.4.2 数值实验设计与分析
    3.5 小结
第四章 总结与展望
参考文献
参与科研项目与发表论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Newton-conjugate gradient （CG） augmented Lagrangian method for path constrained dynamic process optimization[J]. Qiang ZHANG, Shurong LI, Yang LEI, Xiaodong ZHANG College of Information and Control Engineering, China University of Petroleum (East China), Qingdao Shandong 266555, China.  Journal of Control Theory and Applications. 2012(02)
[2]全球大气环流三维分解[J]. 刘海涛,胡淑娟,徐明,丑纪范.  中国科学（D辑:地球科学）. 2007(12)
[3]数值模式的预报策略和方法研究进展[J]. 任宏利,丑纪范.  地球科学进展. 2007(04)
[4]数值天气预报——另类途径的必要性和可行性[J]. 丑纪范,任宏利.  应用气象学报. 2006(02)
[5]数值天气预报业务模式现状与展望[J]. 陈德辉,薛纪善.  气象学报. 2004(05)
[6]数值天气预报中的反问题及其对策研究[J]. 王永升,孔玉寿,李汇军.  气象科技. 2001(03)
[7]论过去资料在数值天气预报中使用的理论和方法[J]. 龚建东,丑纪范.  高原气象. 1999(03)
[8]提为反问题的数值预报方法与试验 I.三类反问题及数值解法[J]. 范新岗,丑纪范.  大气科学. 1999(05)
[9]改进数值天气预报的一个新途径[J]. 邱崇践,丑纪范.  中国科学（B辑 化学 生物学 农学 医学 地学）. 1987(08)
[10]天气数值预报中使用过去资料的问题[J]. 丑纪范.  中国科学. 1974(06)

博士论文
[1]全球大气运动的三维环流分解及大气垂直运动特征的分析[D]. 胡淑娟.兰州大学 2006



本文编号：3243019