检索结果-内蒙古大学图书馆

Advances in Atmospheric Sciences 2002年第4期19卷 563-582页

作者：朱江 ,王辉 ,MasafumiKamachi ICCES Institute of Atmospheric Physics Chinese Academy of Sciences 100029 Beijing National Natural Science Foundation of China 100085 Beijing Meteorological Research Institute Tsukuba Japan

大气、海洋中边界层物理过程的强非线性会对切线性模式近似(尤其是当积分时间长时)有较大的影响,从而给相应的4维变分资料同化问题的求解造成困难。本文构造了Mellor—Yamada湍流封闭模式(level2.5)的一个改进的切线性模式,相比通常的... 详细信息

大气、海洋中边界层物理过程的强非线性会对切线性模式近似(尤其是当积分时间长时)有较大的影响,从而给相应的4维变分资料同化问题的求解造成困难。本文构造了Mellor—Yamada湍流封闭模式(level2.5)的一个改进的切线性模式,相比通常的切线性模式和简化的切线性模式可以提高对非线性扰动的逼近。利用这个改进的切线性模式的伴随模式分别进行了1到7天的变分资料同化试验,得到了满意的结果。而用通常的伴随模式和简化的伴随模式都无法得到令人满意的结果。

关键词：资料同化切线性模式伴随模式混合层

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非线性不稳定性对变分同化效果及切线性模式有效性影响的研究

非线性不稳定性对变分同化效果及切线性模式有效性影响的研究

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作者：郭欢中国科学院大气物理研究所

学位级别：硕士

该文利用二维正压准地转运动的非线性稳定性判据,讨论了非线性稳定性与不稳定性对四维变分资料同化效果、切线性模式(TLM)的有效性和最大奇异值(SV)的影响, 数值实验表明,流场的非线性动力稳定性与不稳定性对它们有显著的影响.

关键词：非线性稳定性切线性模式奇异值流场

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Lorenz模式的切线性模式有效性的研究

Lorenz模式的切线性模式有效性的研究

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作者：张静南京师范大学

学位级别：硕士

本文利用Lorenz模式,对切线性模式的有效性进行相关研究,并用数值试验验证了其理论的正确性.首先,利用隐式滤波无导数优化算法寻找切线性模式与非线性模式发展相差最大的最优扰动.其次,利用概率统计的方法,研究了初始扰动,预测时间,时... 详细信息

本文利用Lorenz模式,对切线性模式的有效性进行相关研究,并用数值试验验证了其理论的正确性.首先,利用隐式滤波无导数优化算法寻找切线性模式与非线性模式发展相差最大的最优扰动.其次,利用概率统计的方法,研究了初始扰动,预测时间,时间步长,Rayleigh数对Lorenz模式的切线性模式有效性的影响.我们研究发现,在不同的基态情况下,同一种参数和切线性模式与非线性模式发展的差满足同一种函数关系.另外,利用Monte Carlo抽样方法研究了初始扰动与切线性模式有效近似非线性模式的时间的关系.研究发现,切线性模式有效近似非线性模式的时间与初始扰动的范数成对数关系.

关键词： Lorenz模式切线性模式非线性模式 Monte Carlo

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中国新一代全球数值天气预报模式切线性伴随模式技术

中国新一代全球数值天气预报模式切线性伴随模式技术

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作者：刘国平国防科学技术大学

学位级别：硕士

四维变分同化技术是提高数值天气预报时效的重要方法,切线性模式和伴随模式是同化系统的关键技术。本文针对我国自主研发的多尺度通用数值预报模式系统GRAPES,为建立GRAPES全球四维变分同化系统的切线和伴随模式,开展了以下工作:基于GRA... 详细信息

四维变分同化技术是提高数值天气预报时效的重要方法,切线性模式和伴随模式是同化系统的关键技术。本文针对我国自主研发的多尺度通用数值预报模式系统GRAPES,为建立GRAPES全球四维变分同化系统的切线和伴随模式,开展了以下工作: 基于GRAPES全球模式绝热动力学框架和四维伴随变分资料同化理论,建立了GRAPES全球模式的切线性模式(GRAPES TL)和伴随模式(GRAPES AD),切线性模式精度高,伴随模式正确,满足业务要求。设计了全球伴随模式动态数据存储库,采用断点存储技术,解决了GRAPES全球伴随模式存储和恢复基态值的难点问题。设计了全球半隐式—半拉格朗日中Ritche算法在物理空间中连续的切线性伴随模式,解决了Ritche算法中切线性模式出现分母为零的问题;基于GCR算法建立了Helmholtz方程的高精度切线性和伴随模式。基于PETSc库建立了GRAPES模式中求解Helmholtz方程的Krylov子空间方法和预条件子算法库,设计了Helmholtz方程的切线性和伴随的PESTc框架。

关键词： GRAPES 切线性模式伴随模式代码检测 Helmholtz方程断点存储 PETSc

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GRAPES全球切线性和伴随模式的调优

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应用气象学报 2017年第1期28卷 62-71页

作者：刘永柱张林金之雁中国气象局数值预报中心北京100081

伴随技术是四维变分同化(4DVar)系统中计算代价函数梯度的最佳办法,切线性和伴随模式的效果和效率直接影响着4DVar系统的发展。基于GRAPES(Global and Regional Assimilation PrEdiction System)全球切线性和伴随模式1.0版本,利用GRAPE... 详细信息

伴随技术是四维变分同化(4DVar)系统中计算代价函数梯度的最佳办法,切线性和伴随模式的效果和效率直接影响着4DVar系统的发展。基于GRAPES(Global and Regional Assimilation PrEdiction System)全球切线性和伴随模式1.0版本,利用GRAPES全球模式2.0版本在并行框架和性能等方面的改善,重新优化和设计了GRAPES全球切线性伴随模式2.0版本,提高了GRAPES全球切线性和伴随模式的效果和效率,优化了切线性模式程序结构,使其计算时间最优可控制在非线性模式的1.2倍以内;采用在切线性模式中保存基态的方法,重构了伴随模式的程序结构,使其计算时间最优控制在非线性模式的1.5倍以内;在GRAPES全球切线性物理过程的设计中,将线性物理过程的轨迹基态计算和切线性扰动计算解耦,提高了G-RAPES全球切线性和伴随模式的计算效果和效率。

关键词：切线性模式伴随模式四维变分同化 GRAPES模式

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二维浅水波并行模式的伴随

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国防科技大学学报 2003年第2期25卷 41-45页

作者：曹小林宋君强孙安香北京应用物理与计算数学研究所北京100088 国防科技大学计算机学院湖南长沙410073

以二维浅水波为例,详细探讨如何开发并行模式的切线性模式和伴随模式。切线性模式的并行机制和原始模式一致,而伴随模式不同。三个模式采用一致的数据剖分方法可提高并行效率。在集群并行计算机系统上采用一维数据剖分,切线性模式的通... 详细信息

以二维浅水波为例,详细探讨如何开发并行模式的切线性模式和伴随模式。切线性模式的并行机制和原始模式一致,而伴随模式不同。三个模式采用一致的数据剖分方法可提高并行效率。在集群并行计算机系统上采用一维数据剖分,切线性模式的通信量与原始模式相当,而计算量几乎是原始模式的2倍;伴随模式的通信量大约是原始模式的2倍,而计算量几乎是原始模式的3倍。在三个模式中,切线性模式的加速比最大。

关键词：并行模式切线性模式伴随模式计算量通信量

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固壁边界条件下二维正压准地转模式的非线性最优扰动

固壁边界条件下二维正压准地转模式的非线性最优扰动

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作者：宋远征南京师范大学

学位级别：硕士

本文给出求解平面区域上的改进的二维正压准地转模式在固壁边界条件下非线性与切线性的格式，考虑了加入罗斯贝波因素的影响后，改进的模式更加符合中纬度大尺度运动的特征。　　本文给出各种基态下切线性模式的检验，验证了格式的正确... 详细信息

本文给出求解平面区域上的改进的二维正压准地转模式在固壁边界条件下非线性与切线性的格式，考虑了加入罗斯贝波因素的影响后，改进的模式更加符合中纬度大尺度运动的特征。　　本文给出各种基态下切线性模式的检验，验证了格式的正确性后，用无导数的优化方法求解最优扰动，并给出相关的一些数值实验，无导数优化方法是不需要构造伴随模式的一种优化方法，免去了繁琐的伴随模式的格式构造，最后通过实验数据得出结论，切线性模式在扰动达到足够小的程度的情况下能够比较好的近似非线性模式。

关键词：二维正压准地转非线性最优扰动罗斯贝波因素切线性模式固壁边界条件

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具β效应的二维准地转模式的条件非线性最优扰动

具β效应的二维准地转模式的条件非线性最优扰动

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作者：李小欣南京师范大学

学位级别：硕士

本文运用加罚函数的无导数优化方法,在固壁边界条件下采用二维准地转模式研究了具β效应的条件非线性最优扰动,并和线性最优扰动作了比较.这种方法避免编写繁琐的伴随模式程序,减少了工作量.数值实验结果显示：当约束很小时,切线性模式... 详细信息

本文运用加罚函数的无导数优化方法,在固壁边界条件下采用二维准地转模式研究了具β效应的条件非线性最优扰动,并和线性最优扰动作了比较.这种方法避免编写繁琐的伴随模式程序,减少了工作量.数值实验结果显示：当约束很小时,切线性模式能很好地近似非线性模式,这时,条件非线性最优扰动和线性最优扰动基本相同；而当约束变大时,在非线性作用下切线性模式失效,条件非线性最优扰动和线性最优扰动结构出现了一定的差别；β效应起了明显的稳定作用,而且∥越大,稳定作用越强.

关键词：固壁边界条件切线性模式 β效应无导数优化

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自动微分方法在XIAMEN软件优化中的应用

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数值计算与计算机应用 2009年第1期30卷 21-29页

作者：陈晓宇程强宋金帅迟学斌吴玮中国科学院计算机网络信息中心超级计算中心北京100190 厦门大学化学系物理化学研究所固体表面物理化学国家重点实验室福建厦门361005

比起有限差分方法来,运用自动微分方法计算函数的梯度在计算时间和计算精度方面都具有明显的优势.使用伴随模式计算函数的梯度,在XIAMEN软件优化中得到了明显的加速效果.使用ADG系统自动生成伴随模式,大大降低了伴随模式的开发时间和难... 详细信息

比起有限差分方法来,运用自动微分方法计算函数的梯度在计算时间和计算精度方面都具有明显的优势.使用伴随模式计算函数的梯度,在XIAMEN软件优化中得到了明显的加速效果.使用ADG系统自动生成伴随模式,大大降低了伴随模式的开发时间和难度.重点讨论了伴随模式实现的几个关键难题,并给出了几个典型应用的数值结果.

关键词：自动微分梯度切线性模式伴随模式

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GRAPES全球奇异向量方法改进及试验分析

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气象学报 2019年第3期77卷 552-562页

作者：李晓莉刘永柱中国气象局数值预报中心北京100081 国家气象中心北京100081

基于总能量模的奇异向量扰动常用于构造集合预报的初始条件。以建立GRAPES(Global and Regional Assimilation PrEdiction System)全球集合预报系统为目的,基于前期研发的GRAPES全球模式奇异向量方法,在GRAPES全球切线性模式和伴随模式... 详细信息

基于总能量模的奇异向量扰动常用于构造集合预报的初始条件。以建立GRAPES(Global and Regional Assimilation PrEdiction System)全球集合预报系统为目的,基于前期研发的GRAPES全球模式奇异向量方法,在GRAPES全球切线性模式和伴随模式2.0版的框架下,开展了引入线性化边界层方案来改善奇异向量结构,并提高奇异向量计算效率的研究。通过连续试验,从奇异向量的扰动能量结构、扰动能量谱及扰动空间分布等方面,综合分析改进GRAPES全球奇异向量的结构及演变特征。试验结果表明,改进后的GRAPES奇异向量方法有效抑制了之前扰动能量在近地面层不合理的快速增长,同时,奇异向量最优扰动的结构更客观地体现了中高纬度区域大气初始条件中的斜压不稳定扰动及其演变,如在初始时刻奇异向量扰动能量主要位于对流层中层,并呈现出随高度向西倾斜的大气斜压特征;经过线性化演变,扰动能量向较大水平尺度转移,并在垂直结构上表现出向对流层高层上传及向对流层低层下传的特征等。针对GRAPES奇异向量迭代求解中伴随模式计算耗时为主的情况,改进伴随模式中广义共轭余差方案的调用方式,并采用大内存存储法来提高其计算效率,进而将奇异向量总计算时间缩短了25%。总之,改进后的GRAPES奇异向量方法,可应用于构建面向业务应用的GRAPES全球集合预报系统。

关键词：奇异向量线性化边界层方案 GRAPES模式切线性模式

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