检索结果-内蒙古大学图书馆

大气与环境光学学报 2019年第5期14卷 367-373页

作者：于素真吴东中国海洋大学信息科学与工程学院山东青岛266100 青岛海洋科学与技术国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266200

云和气溶胶探测激光雷达(Cloud-aerosol lidar with orthogonal polarization,CALIOP)能够发射532 nm和1064 nm两种波长激光脉冲,主要用于大气中云和气溶胶的探测.532 nm激光脉冲在海洋表面有很好的穿透性,能获得海表以下的后向散射信号... 详细信息

云和气溶胶探测激光雷达(Cloud-aerosol lidar with orthogonal polarization,CALIOP)能够发射532 nm和1064 nm两种波长激光脉冲,主要用于大气中云和气溶胶的探测.532 nm激光脉冲在海洋表面有很好的穿透性,能获得海表以下的后向散射信号.利用CALIOP数据对直接提取水下信号和瞬态响应校正提取水下信号两种方法进行对比研究.首先,反演得到海洋次表层水下信号,进而反演海洋颗粒物后向散射,并与中分辨率成像光谱仪(Moderate-resolution imaging spectroradiometer,MODIS)反演的颗粒物后向散射进行对比.颗粒物后向散射差值的均值分别为0.0035、0.0027;标准偏差分别为0.4004、0.0042.表明校正方法反演的颗粒物后向散射与MODIS反演颗粒物后向散射更为接近.

关键词： CALIOP 颗粒物后向散射 MODIS 海洋次表层信号

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海量数据驱动下的高分辨率海洋数值模式发展与展望

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海洋科学进展 2019年第2期37卷 161-170页

作者：宋振亚刘卫国刘鑫苏天赟刘海行尹训强自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266061 山东大学软件学院山东济南250101 无锡江南计算技术研究所江苏无锡214083

海洋数值模式是定量描述海洋物理现象及其变化的数值模型,也是海洋与气候研究、预测的核心工具。随着海洋观测的不断投入与积累、对海洋认识的不断深入,特别是在高性能计算技术的支撑下,海洋数值模式已有了长足进步,正朝着高分辨率和多... 详细信息

海洋数值模式是定量描述海洋物理现象及其变化的数值模型,也是海洋与气候研究、预测的核心工具。随着海洋观测的不断投入与积累、对海洋认识的不断深入,特别是在高性能计算技术的支撑下,海洋数值模式已有了长足进步,正朝着高分辨率和多物理过程的方向发展。随着分辨率的提高、物理过程的细化,海洋数值模式的发展面临着多个方面的挑战。当前,海洋数据数量和种类不断增多,同时超级计算机、高性能计算和深度学习等技术的快速发展,为海洋数值模式的突破提供了机遇与挑战。本研究回顾了海洋数值模式的发展现状,梳理和分析了其发展中遇到的大规模高效并行计算和参数优化这两个关键问题,探讨和展望了当前海量数据驱动下海洋数值模式的发展趋势。提出计算负载均衡、计算与I/O重叠的并行流水线设计以及降低全局交换的算法改进是当前突破高分辨率海洋模式大规模高效并行效率的关键。从海洋科学、高性能计算以及深度学习深度交叉融合的角度,提出了实现海洋科学与深度学习相结合的6个途径,在此基础上,探讨了基于深度学习的参数化优化可能实现的途径。

关键词：海洋数值模式海量数据物理参数优化高分辨率深度学习高性能计算

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过去1500年典型暖期东亚夏季风年代际变化特征对比及其可能成因

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气象学报 2020年第2期78卷 237-249页

作者：王晓青刘健王志远刘斌河北省气象与生态环境重点实验室石家庄050021 河北省人工影响天气办公室石家庄050021 虚拟地理环境教育部重点实验室/江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点/江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京师范大学地理科学学院南京210023 江苏省大规模复杂系统数值模拟重点实验室南京师范大学数学科学学院南京210023 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋-气候-同位素模拟开放工作室青岛266237 浙江师范大学地理与环境学院金华321004

利用通用地球系统模式开展的过去1500年气候模拟全强迫试验和对照试验结果,在验证模式模拟性能的基础上,采用多变量经验正交函数分解等方法,对比分析了典型暖期东亚夏季风年代际变化特征及其成因机制。结果表明,两个典型暖期东亚夏季风... 详细信息

利用通用地球系统模式开展的过去1500年气候模拟全强迫试验和对照试验结果,在验证模式模拟性能的基础上,采用多变量经验正交函数分解等方法,对比分析了典型暖期东亚夏季风年代际变化特征及其成因机制。结果表明,两个典型暖期东亚夏季风变化的主周期均为准10 a和准20 a。中世纪暖期黄河流域至日本南部一带降水偏多,长江流域以南和西北太平洋一带降水偏少;现代暖期东亚夏季风降水表现为"南涝北旱"型分布特征。内部变率是影响典型暖期东亚夏季风变化的主控因子之一,其中太平洋年代际振荡起决定性作用。当太平洋年代际振荡处于正位相时,热带西太平洋(东亚大陆)变暖(变冷),东亚地区海、陆热力差减小,对应弱的东亚夏季风。另外,中世纪暖期海平面气压的动态变化对应850 hPa风场在西北太平洋(日本海)一带均出现了经向排列的异常反气旋(气旋),从而导致中国南部(北部)降水偏多(偏少)。

关键词：中世纪暖期现代暖期东亚夏季风年代际变化机理研究

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FY-3B/MWRI和Aqua/AMSR-E海冰密集度比较及印证

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遥感学报 2018年第5期22卷 723-736页

作者：王晓雨管磊李乐乐中国海洋大学信息科学与工程学院海洋技术系青岛266100 青岛海洋科学与技术国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室青岛266071

本文对2011-07-01—2011-09-30风云三号B星(FY-3B)搭载的微波成像仪MWRI(Microwave Radiometer Imager)和Aqua卫星搭载的微波扫描辐射计AMSR-E(Advanced Microwave Scanning Radiometer for Earth Observing System)观测数据获取的海冰密集度产品进行比较及印证。首先,逐日比较FY-3B/MWRI和Aqua/AMSR-E区域平均海冰密集度;其次,逐月比较FY-3B/MWRI和Aqua/AMSR-E月平均海冰密集度;最后,使用Aqua卫星搭载的中等分辨率成像光谱辐射计MODIS数据进行印证。MWRI和AMSR-E比较结果为(1)MWRI与AMSR-E逐日区域平均海冰密集度变化趋势一致,MWRI海冰密集度均高于AMSR-E,7—9月MWRI与AMSR-E逐日平均偏差月平均值分别为8.55%、7.67%、2.58%,逐日标准差月平均值分别为12.16%、12.08%、10.43%,二者差异逐月减小。(2)MWRI与AMSR-E月平均海冰密集度差呈现逐月递减趋势,7—9月MWRI与AMSR-E逐月平均偏差分别为7.37%、6.53%、1.51%,逐月标准差分别为4.61%、4.36%、3.64%,MWRI与AMSR-E差异逐月减小的原因是二者在密集度较低的边缘区域差异较大,而夏季随着边缘区域海冰的融化,二者差异逐渐减小。MWRI和AMSRE海冰密集度与MODIS印证结果为:(1)密集度小于95%情况下,MWRI与AMSR-E海冰密集度均比MODIS偏高,AMSR-E更接近MODIS,MWRI高估,误差较大。(2)密集度大于等于95%情况下,MWRI与AMSR-E海冰密集度均比MODIS偏低,AMSR-E偏低更多,MWRI结果更好。

关键词：海冰密集度 FY-3B/MWRI Aqua/AMSR-E 比较印证 MODIS 冰水识别

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寒潮过程中长兴岛近岸水体后向声散射观测研究

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海洋科学进展 2019年第1期37卷 22-31页

作者：杨壮春杨光兵王红陈亮中海石油深海开发有限公司广东深圳518064 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237 中国海洋大学海洋与大气学院山东青岛266100

2018-01-17—03-11,在大连长兴岛附近海域开展了为期54d的水文和气象连续现场观测,获取了风速、气温、海流、波浪、海冰、以及水体回声强度等多要素观测数据。数据显示观测期间经历了2次完整的大风降温天气过程(寒潮),并且在降温后出现... 详细信息

2018-01-17—03-11,在大连长兴岛附近海域开展了为期54d的水文和气象连续现场观测,获取了风速、气温、海流、波浪、海冰、以及水体回声强度等多要素观测数据。数据显示观测期间经历了2次完整的大风降温天气过程(寒潮),并且在降温后出现了显著的冰情。通过将回声强度数据转化为后向声散射强度,用后向声散射强度数据表征水体悬浮物浓度变化,利用EMD方法分解了后向声散射强度数据,分析了潮流和波浪在海面是否结冰情况下对沉积物再悬浮的影响。结果显示:海面结冰对潮流引起的海底沉积物再悬浮没有明显影响,但海冰却能通过抑制波浪来减弱沉积物的再悬浮。

关键词：再悬浮海冰寒潮波浪潮流

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基于LIC的海流动态模拟与可视化

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海洋通报 2019年第2期38卷 179-185页

作者：刘振东刘海行苏天赟贾贞李新放自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 空天地海一体化大数据应用技术国家工程实验室海洋大数据研究与应用中心山东青岛266061 青岛海洋科学与技术国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237

线积分卷积(LIC)方法是一种针对矢量场数据的可视化技术,本文主要研究了LIC方法应用于海洋流场的可视化质量改进问题。主要包括以下几点改进:根据海流运动方向改变稀疏背景噪声的指向以使流线变得更加细长明亮;针对稀疏噪声中海流变化... 详细信息

线积分卷积(LIC)方法是一种针对矢量场数据的可视化技术,本文主要研究了LIC方法应用于海洋流场的可视化质量改进问题。主要包括以下几点改进:根据海流运动方向改变稀疏背景噪声的指向以使流线变得更加细长明亮;针对稀疏噪声中海流变化剧烈的区域流线会出现分叉的问题,采用忽略稀疏背景噪声流线追踪时非主流线部分的纹理点的积分计算方法来解决此问题,同时可以省去不必要纹理点的积分计算的开支,加快显示速度;采用赋予海流随机的初始相位的方法来解决稀疏噪声循环动画突兀的问题;通过流线的运动速度快慢或者流线的颜色来表示海流速度大小;通过对海流数据进行插值并改善边界流线追踪条件的方法可形成完整细致的全球海流图像。实验结果表明,该方法可以生成纹理对比强烈、细节清晰、动画连贯的高质量海流运动图像,具有良好的可视化效果。

关键词：线积分卷积海流数据可视化稀疏噪声

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内潮耗散与自吸-负荷潮对南海潮波影响的数值研究

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海洋与湖沼 2018年第3期49卷 457-470页

作者：姜锦东方国洪滕飞徐晓庆国家海洋局第一海洋研究所海洋环境科学和数值模拟重点实验室青岛266061 青岛海洋科学与技术国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室青岛266200

利用非结构三角形网格的FVCOM海洋数值模式,在其传统二维潮波方程中加入参数化的内潮耗散项和自吸-负荷潮项,计算了南海及其周边海域的M_2、S_2、K_1和O_1分潮的分布。与实测值的比较表明,引入这两项对模拟准确度的提高有明显效果。根... 详细信息

利用非结构三角形网格的FVCOM海洋数值模式,在其传统二维潮波方程中加入参数化的内潮耗散项和自吸-负荷潮项,计算了南海及其周边海域的M_2、S_2、K_1和O_1分潮的分布。与实测值的比较表明,引入这两项对模拟准确度的提高有明显效果。根据模式结果本文计算分析了研究海域的潮能输入和耗散。能量输入计算表明,能通量是潮能输入的最主要构成部分,通过吕宋海峡断面进入南海的M_2和K_1分潮能通量分别为38和29GW;半日周期的自吸-负荷潮能量输入以负值居多,而全日周期的自吸-负荷潮能量输入以正值居多,因而自吸-负荷潮减弱了南海的半日潮,并加强了南海的全日潮。引潮力的作用也减弱了半日潮而加强了全日潮,但其作用要小于自吸-负荷潮。潮能耗散的分析显示底摩擦耗散在沿岸浅水区域起主导作用,内潮耗散则主要发生在深水区域。内潮耗散的最大值出现在吕宋海峡,且位于南海之外的海峡东部的耗散量大于位于南海之内的海峡西部的耗散量。对M_2和K_1分潮吕宋海峡的内潮耗散总值分别达到16和23GW。

关键词：潮汐潮汐能量内潮耗散自吸负荷潮南海

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广西钦州茅尾海综合整治水动力影响研究

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海岸工程 2020年第3期39卷 157-168页

作者：夏长水陈振华韦重霄薛宇欢张栋宋卫杰张良自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266061 北部湾大学广西钦州535000 钦州市海洋环境监测预报中心广西钦州535000 中国原子能科学研究院北京102413

为了评估广西钦州茅尾海综合整治对水动力的影响,基于普林斯顿海洋模式(POM模式)建立了广西钦州湾及茅尾海精细化水动力模式,模式的水平分辨率达到100 m,同时采用干湿网格技术考虑漫滩过程。通过数值模拟的方法,研究了茅尾海综合整治对... 详细信息

为了评估广西钦州茅尾海综合整治对水动力的影响,基于普林斯顿海洋模式(POM模式)建立了广西钦州湾及茅尾海精细化水动力模式,模式的水平分辨率达到100 m,同时采用干湿网格技术考虑漫滩过程。通过数值模拟的方法,研究了茅尾海综合整治对茅尾海和外湾的潮流场以及茅尾海的纳潮量所产生的影响。结果表明:清淤一期、二期和三期工程完成后茅尾海的大潮纳潮量分别增加了6.1%,13.0%和21.7%,而平均纳潮量分别增加了3.1%,9.8%和18.1%。在茅尾海清淤的范围内,由于水深加深,大部分海区的流速均有明显减小;而在从龙门港到外湾的大部分海区,由于茅尾海清淤后纳潮量显著增大,流速明显增强,有利于钦州湾航道的维护。

关键词：茅尾海钦州湾清淤纳潮量

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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

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气候与环境研究 2019年第4期24卷 417-429页

作者：王鹏飞李建平黄刚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北京100029 中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心北京100190 中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室山东青岛266003 青岛海洋科学与技术国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237

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... 详细信息

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。

关键词： Runge-Kutta-Li格式高阶算法二维平流方程

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星载激光雷达观测东中国海气溶胶时空分布的统计特征

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红外与激光工程 2018年第12期47卷 81-86页

作者：任文核宋小全王芳涵中国海洋大学信息科学与工程学院海洋技术系山东青岛266100 青岛海洋科学与技术国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266100

基于2006年6月至2016年12月期间CALIPSO星载激光雷达卫星观测资料,分析了东中国海的渤海、黄海和东海海域的气溶胶时空分布特征。结果表明:(1)三个海域的主要气溶胶构成都是清洁海洋型、沙尘型和污染大陆型三种类型气溶胶,三者百分比之... 详细信息

基于2006年6月至2016年12月期间CALIPSO星载激光雷达卫星观测资料,分析了东中国海的渤海、黄海和东海海域的气溶胶时空分布特征。结果表明:(1)三个海域的主要气溶胶构成都是清洁海洋型、沙尘型和污染大陆型三种类型气溶胶,三者百分比之和均达到目标海域气溶胶成分的90%,而具体占比最大、起主导作用的气溶胶类型在不同海域并不相同;(2)三个海域随着高度升高气溶胶整体均为指数衰减趋势,其中4 km高度以下各气溶胶类型变化显著,4 km以上区域均只剩下沙尘型、污染沙尘型和煤烟型的气溶胶存在;(3)几乎所有气溶胶类型都会随着月份和季节上的更替变化而变化,春季各海域都是沙尘型气溶胶占比最大,夏季清洁海洋型气溶胶影响最明显,秋季和冬季期间东海地区以清洁海洋型气溶胶为主,而渤海和黄海均是沙尘型气溶胶为主。

关键词：激光雷达 CALIPSO 气溶胶类型东中国海

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