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一种基于物理约束深度学习替换大气波导预报模型中海气耦合参数化方法、设备及存储介质
本发明公开了一种基于物理约束深度学习替换大气波导预报模型中海气耦合参数化方法,设备及储存介质,该方法包括如下步骤:步骤1,训练数据准备:步骤2,增加物理约束提高泛化能力:步骤3,搭建网络进行计算;步骤4,对模型进行验证:...
吴佳静崔铁军李清亮魏志强张金鹏魏子良贾东宁郭相明张玉生王建业张雅彬
基于海气耦合模式的大气波导短期预报模型研究
大气波导现象的存在,对超短波的传播、雷达的探测能力以及短波通信的效果都带来了不可忽视的影响。本文基于海气耦合模式COAWST,构建大气波导诊断模块,通过设置敏感性试验,不断调整和优化物理参数化方案,最终建立起一个大气波导...
刘倩
关键词:海气耦合大气波导
区域海气耦合模式对黄渤海周边近地层温湿预报的性能研究
2024年
相对中国其他海域,三面环陆的黄渤海区域海洋与中纬度大气间的相互作用有其独特性,在该区域开展海气耦合模式对气象要素的影响研究十分必要。本文基于大气和海洋的全球预报和再分析资料,利用高分辨率区域海气耦合模式(简称耦合模式)和非耦合模式,开展数值模拟试验。并根据国家地面常规气象观测站和埕北石油A平台实况观测资料,对比分析了2020年6月两种模式对近地层大气温湿要素预报结果,并结合海温、海气热通量变化和风场调整情况,分析了海气双向耦合过程对近地层温湿要素预报影响的原因。结果表明:耦合模式对近地层的湿度要素预报改进较大,以增湿效应为主;海气双向耦合对温湿要素的影响范围可扩展至黄渤海周边省市全域,可提升耦合模式对黄渤海周边区域近地层湿度和白天温度的预报效果;湿度对海气双向耦合的响应速度明显快于温度,说明耦合模式先改进了近地层湿度预报效果;耦合模式海表向上的潜热通量增加是近地层温湿要素预报改进的主要原因。
刘丽丽刘丽丽王雪莲李英华董琪如王雪莲
关键词:海气耦合模式热通量
区域海气耦合模式WON在东南亚低纬高原一次强降水事件模拟中的应用
2024年
为改善东南亚低纬高原区(LLHSA)降水模拟的性能,提高降水预报准确性,本文采用大气环流模式WRF(4.2版)和海洋分量模式NEMO(3.4版),用耦合器OASIS3-MCT进行桥接,得到区域海气耦合模式WRF-OASIS-NEMO(WON)。大气和海洋分量模式都配置成相同的Arakawa-C网格,水平空间分辨率设为0.25°,耦合频次设置为逐小时,便于模拟海洋和大气环流相耦合的中尺度运动特征。为评估WON模式的模拟性能,选取2020年8月16-18日的强降水过程为例,与单独WRF模式的模拟效果进行比较分析。WON和WRF模式模拟的降水大值区位于高原东北部和中西部地区,平均日降水量约为20 mm·d^(-1),与观测事实基本相符。WON模式改善了WRF模式在高原南部降水偏多而在高原西北部降水偏少的模拟偏差。WON模式改善了降水动力条件的模拟效果,在高原中南部气旋式环流增强,在高原西侧反气旋式环流增强,进而改善了WRF模式在高原南部周围降水偏少,高原西北部降水偏多的模拟偏差。WRF和WON模式均能再现垂直螺旋度的发展特征,即在对流层中低层为正垂直螺旋度发展,而在对流层高层为负垂直螺旋度发展。两个模式在雨带西部400 hPa高度层附近垂直螺旋度模拟偏强,而在600~700 hPa高度层上垂直螺旋度模拟偏弱。WON模式相对于WRF模式的改进区域主要集中在雨带中西部地区。本次强降水的水汽来源包括孟湾的西南水汽输送和中国南海的偏南水汽输送。WRF模式和WON模式均能较好地重现相关水汽通量特征。WRF模式在孟湾北部水汽辐合偏强,而在中国南海水汽向北输送偏弱。WON模式主要改善了WRF模式在中国南海水汽输送偏弱的模拟偏差。WON模式改善降水模拟效果的主要原因是孟湾海表热通量交换导致孟湾中低层大气偏冷偏干,大气对流活动减弱,在孟湾北部形成的低层反气旋偏差改善了本次强降水过程动力条件和水汽条件的模�
桂术曹杰杨若文李蕊
关键词:区域海气耦合模式强降水垂直螺旋度大气环流
用于厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)研究的海气耦合模式综述:中间型和混合型模式被引量:3
2024年
厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation,ENSO)是地球气候系统中最强的年际变率信号,起源于热带太平洋海气相互作用过程,并对全球的天气和气候等产生显著的影响。过去几十年来,广泛、深入而细致的海气相互作用研究致力于发展和改进海气耦合模式以用于ENSO模拟和预测,各种类型的海气耦合模式应运而生。经过半个多世纪的努力,ENSO数值模式及其应用已经取得了巨大进展,包括已发展了一些高度理想化的概念(concept)模型来解释ENSO准周期性循环(包括正负反馈机制等);同时也已发展了几类复杂程度不同的海气耦合模式并用于对ENSO的真实模拟和实时预测等研究,尤其是已能提前6个月或更长时间对ENSO事件的发生和发展等进行有效的实时预测。其中最为复杂的模式是基于原始方程组的大气环流模式(Atmospheric General Circulation Models,AGCMs)与海洋环流模式(Oceanic General Circulation Models,OGCMs)等所组成的环流型耦合模式(Coupled General Circulation Models,CGCMs),这类模式变量取为完全变量的形式(如总的海表温度场,其可以分解为气候态部分和年际异常部分),还考虑了尽可能详尽的物理过程及其参数化方案。中间型耦合模式(Intermediate Coupled Models,ICMs)是一类介于高度理想化概念模型与复杂的环流型耦合模式之间的简化模式,其对应的控制方程组采用距平形式,直接取大气和海洋年际异常场作为预报变量(如海表温度年际异常),而相应的气候平均态部分则由对应的观测资料来给定;大气与海洋模式间的耦合采用异常耦合(anomaly coupling)。混合型耦合模式(Hybrid Coupled Models,HCMs)是另一类简化的海气耦合模式,其中海洋或大气模式有一个分量模式采用了简化的距平类模式(类似于ICMs),而另一个分量模式则采用环流型模式(General Circulation Models,GCMs);如可采用统计的大气风应力年际异常模�
张荣华
关键词:海气相互作用
海气耦合动力学理论的系统整理——《海气耦合动力学:从厄尔尼诺到气候变化》评介
2024年
由谢尚平教授主编的《海气耦合动力学:从厄尔尼诺到气候变化》汇聚了海气耦合动力学的经典学术理论和最新研究成果,通过比较的观点呈现气候变率和气候可预报性的全新视角,能够为海气耦合动力学、气候变化教学和研究等提供非常有益的参考。
王璐
关键词:厄尔尼诺气候变化海气耦合气候变率动力学
不同海气耦合指数与我国温度降水的相关分析
2024年
在气候变化背景下,全球海表温度不断上升,并通过海气相互作用间接影响了全球各个区域的气候状况。本文运用相关、Mann-Kendall、T-滑移和快速傅里叶变换周期分析等方法,讨论了太平洋十年涛动(Pacific Decadal Oscillation, PDO)、厄尔尼诺(El Niño, NINO)、北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation, NAO)及印度洋偶极子(Dipole Mode Index, DMI)的突变时间等及其与中国温度和降水的空间相关性,得出如下结论:PDO与温度:冷期春季与北方正相关,秋季与南北方都为负相关;暖期夏和冬季与北方负相关,秋季与南方和北方负相关;PDO与降水:冷期九月与北方负相关,十月南正北负分布和十一月东正西负分布;暖期春季与华南和东北南部正相关,与华北负相关,秋季青藏区域负相关。NINO与温度负相关,夏季影响东北,秋季影响青藏;NINO与降水:春季与东部正相关,西部负相关,夏季与北方负相关,秋季与南方正相关,北方负相关分布,冬季与华南正相关。NAO与温度,春季与东北正相关,夏季与北方负相关,南方正相关;NAO与降水:春季上升东负西正分布,夏季下降南负北正分布,秋季上升与西部正相关。冬季稳定期与西南正东北负相关分布。DMI与我国降水关系,春到夏季增加与北方负相关,秋到冬季降低与华南北部正相关,与青藏北部负相关,冬到春季降低转换为增加趋势与东部海岸负相关。In the context of climate change, the global sea surface temperature continues to rise, and indirectly affects the climate conditions of various regions of the world through air-sea interaction. In this paper, by means of correlation, Mann-Kendall, T-slip and fast Fourier transform periodic analysis, we discuss the Pacific Decadal Oscillation (PDO), El Nino (NINO), North Atlantic Oscillation (NAO) and Indian Ocean Dipole Mode Index (DMI) and the spatial correlation between PDO and temperature and precipitation in China. The conclusions are as fol
蒋伦王馨宁崔琳琳
关键词:太平洋十年涛动厄尔尼诺北大西洋涛动
海气耦合模式中海浪参数化及其影响
海-气耦合模式是当前研究气候变化和预报天气状况的重要工具,海浪是其中重要的分量组成部分,其能影响海-气界面间的一系列物理过程,从而调节海-气间热量、动量、水汽等通量的传输。目前国内外的全球耦合模式系统,大多用于多年气候尺...
石睿子
关键词:飞沫高斯积分热带气旋
异地高速互联环境下的海气耦合模式应用
2023年
随着超级计算机的发展,大规模数值计算、大数据分析对算力基础设施的能力和数量的要求日益增长,受成本与功耗等因素的制约,单个超算中心不能无限制扩大规模,异地超算互联互通为解决这个问题提供了一种新的思路。文中基于济南至青岛10 Gbps DWDM光纤网络,搭建了济青跨地域500 km高速互联的计算集群,实现了两地计算资源的统一调度,利用海气耦合模式COAWST中的海洋分量模式ROMS和大气分量模式WRF进行了多组同地和异地不同资源规模和配置的对比实验。实验结果表明,耦合模式在异地高速互联环境下协同计算是可行的,WRF模式和ROMS模式在济南同地和济青异地运行同一算例的模拟结果相同,WRF模式在济南集群运行、ROMS模式在青岛集群运行时,运行时间比二者都在济南集群运行时增加5%,单分量模式拆分在济南集群和青岛集群协同计算时通信耗时较长,异地高速互联环境更适合有分量模块的耦合模式。
韩琦琦刘鑫
关键词:高速网络海气耦合分布式计算
一种基于海气耦合模式的海上风资源预测方法
本发明涉及一种基于海气耦合模式的海上风资源预测方法。利用层次聚类法对基于海上耦合模式预报的历史环境要素预报值进行聚类分析;然后利用LSTM神经网络算法对聚类模型进行训练,建立海上风资源分类预测模型;最后将基于海上耦合模式...
于昊陈志杨巧艺王清凉周朝晖张慧瑜胡永洪方端鲍国俊陈卫东

相关作者

丁一汇
作品数:431被引量:12,667H指数:68
供职机构:中国气象局国家气候中心
研究主题:气候变化 降水 季风 夏季 气候模式
周天军
作品数:238被引量:2,581H指数:31
供职机构:中国科学院大气物理研究所
研究主题:年际变率 气候系统模式 降水 FGOALS 气候变化
杨修群
作品数:240被引量:2,698H指数:26
供职机构:南京大学
研究主题:ENSO 大气环流 年代际变化 北太平洋 模态
任雪娟
作品数:105被引量:612H指数:15
供职机构:南京大学
研究主题:大气环流 北太平洋 北太平洋风暴轴 风暴轴 降水
俞永强
作品数:102被引量:854H指数:17
供职机构:中国科学院大气物理研究所
研究主题:气候系统模式 数值模拟 LASG 海气相互作用 海洋环流模式