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王鹏飞: 作品数：39 被引量：289H指数：8; 供职机构：中国科学院大气物理研究所更多>>; 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划中国科学院知识创新工程重要方向项目更多>>; 相关领域：天文地球自动化与计算机技术农业科学文化科学更多>>

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高阶Runge-Kutta-Li算法对二维线性平流方程的计算检验: 2019年; 利用高阶Li空间微分方案(Li,2005),实现了时间积分为3~6阶Runge-Kutta-Li(RKL)格式的求解算法。二维线性平流方程的试验结果表明:在计算稳定的条件下,各阶算法的计算误差随时间的推移基本上是线性增加的。非转动背景场的平流算例中(高斯型的初值),高阶RKL算法可以取得较好的计算效果。与3、4、5、6阶RK算法配合的Li空间差分方案有效阶数可以达到5、7、9、10阶。RK算法的阶数为5(6)阶时,总误差控制在10-7(10-8)以内。随RK阶数增加Li微分的有效阶数有增加趋势,且总误差逐渐减小。定常转速的背景场算例中(偏心的高斯型初值),当RK阶数为3时,最优空间差分阶数为10;相应的阶数为4、5、6时对应的空间最优阶为16,22,22,总计算误差可以控制在10^-15~10^-16。随着精度的提高,误差的绝对值减小很迅速,说明算法是非常有效的。对于圆锥型初值(定常转速的背景场),4、5、6阶RK算法和3阶算法的效果差不多。高阶算法对此类具有导数不连续点的算例,效果不如高斯初始场好,结果不能保持正定,有些地方误差出现下冲和上翘。随着空间差分精度的提高,非正定的解数量和数值减小,误差的绝对值减小,说明了算法在一定程度上是有效的,但并不适合追求极高的算法阶数。这与谱方法中的导数不连续问题有些相似,误差的产生主要源于导数的不连续性,差分类方法仅能获得与导数连续性阶数相当的算法精度。各种算例中,采用恰当的边界条件是必要的,例如旋转背景场算例,比较适合使用无穷远边界条件,否则会出现计算不稳定或无法将计算误差控制到较小的范围内。; 王鹏飞李建平黄刚

气候数值模式在计算网格环境下的应用被引量：5: 2006年; 气候数值模式研究一直受到大型计算机系统计算性能和计算资源不足的制约。目前越来越多的超级计算领域,正采用网格技术来实现多个计算节点协作的分布式计算环境,以提高计算能力。本研究是气候数值模式在网格环境下的实现方案,依据数值模式数据通讯量的多少,按强关联型和弱关联型两种主要的计算形态对多个气候模式和准数据并行的数值模式在局域网网格和广域网网格环境下实验。实验发现气候数值模式在网格环境下特点:强关联型的数值模式不适合广域网络构成的网格,而弱关联型的数值模式可以在网格计算环境中取得较好的计算效果。另外,合理地组织计算节点的结构,可以有效地提高数值模式的计算效果。这些工作对气候数值模式研究在以网格计算环境为基础的下一代超级计算中的应用有借鉴作用。; 王鹏飞马晓光李薇刘海龙; 关键词：网格计算并行计算气候

Lorenz系统误差方程的吸引子特性研究被引量：2: 2012年; 将Lorenz方程及其导出的误差方程作为联立方程(即全误差方程)来研究误差的性质,结果表明联立方程可以变换为一个特殊的算子方程,误差轨线将收敛于一个有限的区域;此外联立方程对应的流的散度为负值,因此其在相空间中的体积不断收缩,最终趋向一个低纬曲面;联立方程的这两个性质使得Lorenz系统中初始误差不会无限放大,而是趋于一个吸引子。误差在吸引子上的概率分布是确定的,因此平均的绝对误差趋于常数,这个结果可以用来解释小初始误差经过一段时间的发展之后,趋向饱和的现象。利用稳定性分析方法研究了误差吸引中心的位置和个数,并使用数值试验进行了验证,结果显示误差吸引子的结构与解的吸引子位置、数量和结构均有不同。最后本研究将针对Lorenz方程的误差联立方程方法拓展到一般的常微分动力系统,展示了对一般误差方程的特征矩阵进行分析,研究其特征行列式性质的方法,得到了一般误差系统中稳定点和平衡态性质与原动力系统的稳定点和平衡态性质的关系,这些结果对于认识误差系统长期的动力学行为和性质是有意义的。; 王鹏飞李建平丁瑞强黄荣辉; 关键词：LORENZ方程稳定性

集合平均方法减小混沌系统计算误差的效果研究被引量：1: 2016年; 研究了Lorenz非线性系统中使用的集合平均方法来减小计算误差的效果,通过检查5组数值试验(每组20个样本)的结果发现:集合平均对计算误差的减小和消除不如高精度算法有效,这主要体现在以下几方面:1)普通的算法和双精度的计算环境中,若截断误差是主导误差(当初值误差很小时),各集合的平均结果并不收敛于真值,而是收敛于含截断误差的数值解;2)若初值误差为主导时,系统受到初值误差增长规律的影响,数值解收敛于由初值误差主导的误差解;3)这两种误差量级接近的时候,两种误差都无法消除掉。对解的统计特征进行研究表明,可信的数值解与含计算误差的数值解有许多相似的地方,但是与集合平均的数值解有很大不同,同样说明了集合平均不适用于减小计算误差这样的问题。此外,试验结果表明即使数值解的概率分布形式基本正确,也不能保证数值解是正确的。; 王鹏飞毕淑婷; 关键词：统计特征 LYAPUNOV指数

数值积分过程中截断误差和舍入误差的分离方法及其效果检验被引量：6: 2011年; 本文讨论数值积分过程中截断误差和舍入误差的分离方法和理论,解析地给出某些数值计算方法的理论截断误差,并以此来分离计算结果中的误差。然后引入参考解的办法,用来分离更为一般的微分方程求解过程中的截断误差和舍入误差。以参考解算法为基础,对一个偏微分方程的数值解进行计算,所得结果与采用理论截断误差得到的结果进行了对比,发现:(1)当使用迎风差和中央差格式时,理论截断误差和近似截断误差在数值上高度一致,说明了参考解方法的正确性;(2)对于一阶的波动方程,迎风差和中央差格式的理论截断误差在形式上也具有波动的周期特征,振幅的大小与计算参数有关;(3)理论截断误差可以适用于任意t时刻,而近似截断误差的适用时间范围为一个有限的时间段,不过它可以很容易的获取一般微分方程的截断误差,而不需要复杂的理论推导。; 王鹏飞黄荣辉李建平; 关键词：数值积分

全球海-陆-气耦合模式大气模式分量的发展及其气候模拟性能Ⅱ——垂直分辨率的提高及其影响被引量：25: 2005年; 在第I部分水平分辨率提高的基础上,提高了中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室的全球海-陆-气耦合气候系统模式(GOALS/LASG)大气模式分量的垂直分辨率。为减少地形对平流层的影响,并和其它气候模式一致,建立了基于能量守恒和角动量守恒的垂直混合坐标方案,及混合坐标下的半隐式时间积分方案,并对相关的物理过程作必要的调整。尽管主要物理过程不变,但从初步结果来看,对大气垂直结构的模拟更合理;平流层风场和温度场的模拟与观测更接近;降水、海平面气压场的分布及季节变化等特征也有明显改进。; 王在志宇如聪王鹏飞吴国雄; 关键词：AGCM 垂直分辨率气候模拟

利用长短期记忆网络LSTM对赤道太平洋海表面温度短期预报: 2024年; 海表面温度作为海洋中一个最重要的变量,对全球气候、海洋生态等有很大的影响,因此十分有必要对海表面温度(SST)进行预报。深度学习具备高效的数据处理能力,但目前利用深度学习对整个赤道太平洋的SST短期预报及预报技巧的研究仍较少。本文基于最优插值海表面温度(OISST)的日平均SST数据,利用长短期记忆(LSTM)网络构建了未来10天赤道太平洋(10°S~10°N,120°E~80°W)SST的逐日预报模型。LSTM预报模型利用1982~2010年的观测数据进行训练,2011~2020年的观测数据作为初值进行预报和检验评估。结果表明:赤道太平洋东部地区预报均方根误差(RMSE)大于中、西部,东部预报第1天RMSE为0.6℃左右,而中、西部均小于0.3℃。在不同的年际变化位相,预报RMSE在拉尼娜出现时期最大,正常年份次之,厄尔尼诺时期最小,RMSE在拉尼娜时期比在厄尔尼诺时期可达20%。预报偏差整体表现为东正、西负。相关预报技巧上,中部最好,可预报天数基本为10天以上,赤道冷舌附近可预报天数为4~7天,赤道西边部分地区可预报天数为3天。预报模型在赤道太平洋东部地区各月份预报技巧普遍低于西部地区,相比较而言各区域10、11月份预报技巧最低。总的来说,基于LSTM构建的SST预报模型能很好地捕捉到SST在时序上的演变特征,在不同案例中预报表现良好。同时该预报模型依靠数据驱动,能迅速且较好地预报未来10天以内的日平均SST的短期变化。; 张桃林鹏飞刘海龙刘海龙王鹏飞郑伟鹏李逸文王鹏飞陈铖; 关键词：海表面温度 SHORT-TERM 赤道太平洋

AVS/Express开发气象三维可视化系统: 本文应用AVS/Express软件开发了气象三维可视化系统.对大气模式(R42L15)、海洋模式(LICOM)计算的数据进行了三维可视化处理.可视化技术应用于气象数据处理,将大量的模式计算和观测气象数据,通过科学计算可视...; 普业王鹏飞徐予红; 关键词：AVS 气象数据三维可视化大气模式海洋模式; 文献传递

基本气流和边界层顶高度对低纬大气数值模拟的影响被引量：1: 2013年; 本文研究了一个包含波动CISK(Convective Instability of the Second Kind)机制的扰动方程数值模式中,基本气流对低频振荡数值模拟的影响。结果显示,当基本气流为纬向均匀风场U时,振荡周期随U的增加而减小:当U取2 m s-1时,周期从50～60 d减小到30 d;当U减小到-1 m s-1时,振荡周期增加为70～80 d。这是由于低频振荡是从西向东传播,西风基本气流能加快扰动东传,反之东风基本气流会抑制扰动东传,使振荡周期增加。同时,模式中的边界层顶出现误差时,模拟结果会有敏感的响应。若边界层顶取值比标准值高,对流加热反馈作用过大,出现扰动增长过快的现象,传播到80°～90°E附近时,扰动不再继续传播,而是无限增长;而边界层顶取值比标准值低时,对流加热反馈过小,扰动增长小且衰减加快,扰动传播不远便耗散到零,扰动循环周期表现为热源的周期。; 王鹏飞黄平顾雷黄荣辉; 关键词：基本气流

一种可以在数据库系统中应用的网络并行计算平台: 本文讨论了建立微机集群系统,形成WEB后台计算平台的原理和简要实现方法,分析了系统的优缺点,给出了一些实测的数值,以及在数据库服务领域的应用前景.; 王鹏飞; 关键词：网络数据库并行计算平台; 文献传递

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