导读:本文包含了海洋数值模式论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:海洋数值模式,海量数据,物理参数优化,高分辨率
海洋数值模式论文文献综述
宋振亚,刘卫国,刘鑫,苏天赟,刘海行[1]（2019）在《海量数据驱动下的高分辨率海洋数值模式发展与展望》一文中研究指出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重迭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。(本文来源于《海洋科学进展》期刊2019年02期）
白鹏,杨婧灵,谢玲玲,陈法锦[2]（2018）在《《海洋数值模式及应用》教学改革初探》一文中研究指出《海洋数值模式及应用》作为海洋科学专业本科生教育的核心课程,是教授学生数值模拟技能的基础,是培养海洋科学应用型人才的重要环节。本文基于应用型人才培养的宗旨,阐述《海洋数值模式及应用》课程建设意义和教学现状,设计筛选理论、注重编程和实践演练有机结合的教学思路,探索有效的教学改革方法,实现提高学生实践能力、培养应用型海洋人才的教学目标。(本文来源于《科技视界》期刊2018年31期）
周超杰[3]（2018）在《基于海洋数值模式的资料同化及保能量算法研究》一文中研究指出作为地球上分布最广阔的水体,海洋不仅蕴含着巨大的能量和资源,并且其水体流动引发的热能输运能够影响全球气候的变化,同时海洋灾害也威胁着人类的生存,因此研究海洋环境及动力学特征具有重要意义。目前人们主要使用海洋数值模式来研究海洋的叁维结构特征,其实质为流体动力学控制方程组的数值模拟,可以实现对任意时空范围内海洋状态的估计,但模拟过程多采用有限差分格式进行近似,与实际观测对比误差较大。因此,本文分别从资料同化和数值求解两个方向进行研究,以期获得更准确的叁维海洋数值模拟。资料同化可以看成对已有模拟结果的后验校正,通过最小化模式结果与实地观测之间的偏差实现对海洋状态场的最优估计。此外,针对模式控制方程构造保结构的数值算法,也能从根本上提高海洋数值模式的模拟精度。首先,本文根据优化后的时空客观分析算法,将海面高度的条带状沿轨观测空间延拓至空白区,结合ROMS(Regional Ocean Model System)数值模式和四维变分同化方法分析“延拓过程”的作用。高度计沿卫星轨道星下点进行海面高度测量,其空间覆盖难以满足海洋连续过程的研究需求,同化进模式只能改善局地的模拟结果;通过数据融合延拓得到的网格化产品,能够重构出海面高度场的空间连续变化,但也不可避免地引入噪声干扰。分析结果表明,空间延拓得到的网格化的海面高度场,重构了海洋现象的完整结构,将其同化进入数值模式有助于提升数值模拟结果识别中尺度涡的准确度;但在延拓过程中,观测信息的“真实性”有所降低,数据同化后精度提升效果有略微下降。其次,本文尝试将SSH(Sea Surface Height)的空间延拓过程推广到水下,基于现有的剖面观测资料构建海水温度场反演模型,研制叁维温度场重构算法。考虑到海水温度垂向的分层特征,首先使用分段拟合策略连续化Argo(Array for Real-time Geostrophic Oceanography)温度剖面,得到其垂向温度及梯度的变化函数;其次使用反距离加权法将剖面位置的垂向温度梯度插值到水平网格上,获得叁维温度梯度场;最后结合校正后的海面温度作为模型初始值,完成叁维温度场的重构。为了检验方法的有效性,在日本南部太平洋海域开展了重构实验,获得了目标区域的叁维温度场产品。与国内外同类数据产品相比,本文重构出的温度场具有可靠的精度,并且分辨率更高,能够捕捉更多的中尺度信号。接着,基于所构建的叁维温度场重构模型,扩展得到Argo剖面位置周围空白区域的温度剖面信息。为了验证重构剖面在模式同化中的作用,本文设计了4组对比实验。实验结果与EN4温盐资料的对比表明,重构温度剖面能明显地提高同化结果的精度,并且其同化效果与Argo原始温盐资料相当,说明本文构造的Argo剖面扩展算法对模式同化具有正面的作用。最后,本文从表面重力波方程的推导出发,参考有限体积方法的原理,构造了一类能精确保持系统能量守恒的数值方法。每一步迭代不仅计算网格点的自变量,并且通过引入能量发展方程估计出每个网格上“理论”能量的变化。另一方面,在网格重构时引入斜率参数作为自由度,进而调整数值解,最终达到“理论”能量与“数值”能量的守恒。数值实验表明,此方法相比传统Godunov方法,在长时间的模拟上具有一定的优越性,并且收敛性更好。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2018-06-01）
邹怡杰[4]（2018）在《大气—海洋—波浪耦合数值模式及其应用》一文中研究指出风暴潮灾害每年都会给我国的沿海地区带来巨大的经济损失,因此对于风暴潮的研究是十分迫切以及必要的。由于海洋环境的复杂多变,数值模拟成为了主流的研究方式,但是在以往的研究中通常是采用单一的数值模式,忽略了多种因素之间的相互作用,因此建立合适的大气-海洋-波浪耦合数值模式能够更为准确地模拟海洋中的动力过程。本文通过建立适用于南中国海区域和渤海区域的大气-海洋-波浪耦合数值模式,分别对台风风暴潮和温带风暴潮进行了模拟计算。本文分别采用再分析数据驱动和大气模式WRF驱动进行了台风风暴潮和温带风暴潮的数值模拟计算,通过计算结果的对比分析得到:风场时空精度对于耦合计算结果有着较大的影响,WRF计算得到的高时空精度风场准确描述了短时间内的风场变化,因此基于此驱动场进行的风暴潮模拟结果更为接近实测数据,提高了对于风暴潮的模拟精度。通过全耦合模式WRF+ROMS+SWAN和WRF+SWAN、WRF+ROMS两种耦合形式的对比计算,充分说明了在风暴潮过程中波流之间的相互作用。在未耦合海洋模式之后,由于缺失了海面温度这一重要的海气交换参数,使得风场结果出现了一定的偏差,同时由于未加入了流场结构,缺失了流场对于波浪的影响作用,使得波高值出现了偏差。当波浪模式未参与计算时,由于缺少了波浪的生成与发展对于海面风应力的改变及波浪辐射应力的影响作用,其潮位模拟结果相较于全耦合模式下出现了减小现象。本文采用的耦合数值模型是基于MCT耦合器进行数据交换的,通过对于数据交换时间间隔的影响分析表明,当时间间隔较短时,该参数的改变对于耦合计算结果影响较小,但是当时间间隔不断增大,该参数对于计算有着明显的影响作用,尤其是对于短时间内风速会发生迅速变化的风暴潮过程而言,长时间间隔将会导致无法准确将大气的变化状况传递至海洋和波浪模式中,造成计算精度的降低。(本文来源于《长沙理工大学》期刊2018-04-01）
张文静,史剑,王辉赞,张永垂[5]（2017）在《研讨式教学模式在研究生《物理海洋数值计算》课程中的改革与实践》一文中研究指出研讨式教学模式对于提高学生自主学习的积极性、培养实践和创新能力、提高综合素质具有重要作用,是高等学校专业课程教学中值得推广的新型教学模式。本文阐述了研讨式教学模式的内涵、优势及实施要点,分析了传统讲授式教学在我校研究生专业课程《物理海洋数值计算》教学中遇到的问题,提出在课程教学中引入研讨式教学模式的实施途径,并简要分析了课程教学模式改革的效果。(本文来源于《教育现代化》期刊2017年46期）
史剑,张文静,张永垂[6]（2017）在《基于SPOC的混合教学模式在大学教学中的应用实践——以《海洋数值预报》课程为例》一文中研究指出基于SPOC在线平台的混合教学模式是信息化条件下大学教学模式的发展趋势,本文以《海洋数值预报》课程教学实施为例,将布鲁姆目标分类模型和ARCS动机设计模型贯穿整个教学过程,并对课程教学资源进行有效整合,合理协调线上和线下的教学内容,将传统教学方法与翻转课堂教学方法相结合,开展基于混合教学模式的课程教学,有效提升了《海洋数值预报》课程的教学效果和质量,增强了学生的自主学习能力。(本文来源于《课程教育研究》期刊2017年35期）
方民权,张卫民,方建滨[7]（2016）在《海洋数值模式并行化研究综述》一文中研究指出海洋占地球表面的71%,作为地球表面最大的储热体,与大气的相互作用对气候的变化有重大的影响,是地球气候变化的重要因素之一。因此,海洋研究是气候变化研究的重要组成部分。近年来,海洋预报变得越来越重要。海浪和水流情况决定着埋雷的程度,影响商业和军事活动,海洋灾害将直接导致人口与财富的损失,海洋研究至关重要。对于紧急规划或灾后救援人员来说,对海岸洪水提供准确及时预报就显得尤为重要。目前很多国家都在海洋预报领域投入巨资展开研究。目前,研究海洋主要依靠观测、物理实验模拟、理论分析和数值模拟四个手段。海洋数值模拟基于物理原理,以计算机为手段,通过数值计算对特定的海洋物理和工程问题进行研究。海洋数值模拟的出现使得海洋科学成为一个可重复、可实验的科学。第一个叁维海洋环流模式于20世纪60年代末提出,海洋环流模式是研究海洋变化、动力、热力过程的有力手段之一。目前诸多海洋环流模式各具特色,能满足不同需求,如普林斯顿海洋模式(Princeton Ocean Model,POM),有限体积近岸海洋数值模型(Finite Volume Coastal Ocean Model,FVCOM),并行海洋模式(Parallel Ocean Program,POP)、混合坐标海洋模式(HYbird Coordinate Ocean Model,HYCOM)和区域海洋模式系统(Regional Ocean Modeling System,ROMS)等。随着海洋和气候变化研究的不断深入,海洋模式正逐步朝着更高分辨率、更多物理过程的方向发展。已有研究结果表明水平分辨率提高到涡分辨率之后,海洋环流模式的模拟能力将有很大改善。海洋数值模式按水平分辨率不同分为四类,分别为粗分辨率海洋数值模式、中等分辨率海洋数值模式、涡相容分辨率海洋数值模式和涡分辨率海洋数值模式。其中涡分辨率海洋数值模式的水平分辨率一般不低于1/6°。高性能计算机的更新换代、并行算法的设计改进,为涡分辨率海洋数值模式的建立奠定了技术基础。随着海洋数值模式分辨率的提高,对计算资源的需求和计算量呈几何增长。一般水平分辨率每升高一倍,计算量增长8-10倍;并且,随着分辨率的提高,需要增加原来次网格无法描述的物理过程,且新的次网格参数化过程需要重新调整,这进一步提高了对计算量和计算能力的要求。Mozdzynski预测2030年预报模式的网格精度将达到2.5km,所需要的计算资源达到E级。随着高性能计算的发展,超级计算机规模越来越大、节点数量越来越多,类似CPU/GPU和CPU/MIC等异构平台受到越来越多的关注,成为E级计算的热门使能候选。然而,单纯超级计算机硬件上的发展很难带来海洋模式模拟性能的成比例提升,这往往需要进行复杂的代码移植、性能优化工作,才能在相应计算平台上获得令人满意的性能。在海洋模式并行化方面,已有大量研究成果:李冬等通过对POM串行程序的数据流向分析,讨论了POM模式并行化所涉及的关键算法和主要技术问题,并基于消息传递接口(MPI)开发了POM模式的并行版本。Cowles利用MPI消息传递接口对FVCOM进行了并行化改造。张天刚等基于T63全球海气耦合业务预报模式,提出了基于纬圈并行的并行方案,并对I/O作了比较有效的优化,在神威并行机8个处理器上取得了较好的效果。宋倩等利用并行程序分析软件TAU(Tuning and Analysis Utilities),对基于MPI的海洋环流模式FVCOM 2.6版本进行并行性能分析。孙卓毅结合MPI和Fortran实现了MASNUM模式的并行化,并分析了并行程序性能。陈宇澍利用软件框架实现了LICOM1.0海洋模式和IAP4.0大气模式的海气耦合模式的并行计算。季旭等针对地球系统模式的I/O问题,以代表性的海洋环流模式LICOM2为研究对象,全面分析了地球系统模式的典型I/O特点,研究通用的高并发I/O技术。张理论等研究了中国科学院大气物理研究所大气科学与地球物理实验室(LASG/IAP)的全球海洋环流模式的可扩展并行性,实现了基于一维纬向剖分的分布式存储和共享存储并行计算。张理论等在四核至强集群上,研究分析POP模式中计算局部块技术和平衡并行数据剖分及其对模式性能的影响;针对模式的通信性能瓶颈,采用聚合通信优化技术。郭松等采用CUDA Fortran编程模型将POP模式移植到GPU平台上,获得8.47倍加速效果。海洋模式研究在21世纪非常重要,由于网格细化、分辨率提高,海洋模拟所需要的计算性能要求越来越高。随着高性能计算、超级计算机的发展,特别是近年来CPU/GPU、CPU/MIC异构系统的异军突起,使得E级计算成为可能。要充分利用海洋模拟在异构计算平台上的性能,必须进行代码移植和性能优化两项工作。因此下一步工作将针对某一经典海洋模式进行在异构平台上的移植和优化工作。(本文来源于《第33届中国气象学会年会 S20 气象信息化——业务实践与技术应用》期刊2016-11-01）
吴萍,王丽琳,薛佳丽,梅杰[8]（2016）在《海洋数值模式结果可视化集成处理系统研制》一文中研究指出随着海洋预警技术及计算能力的快速发展,海洋数值模式预报体系日趋完善。如何快速获取丰富、直观的海洋数值模式可视化产品是当前的研究热点。本文分析、提炼多源海洋数值模式结果(以Net CDF文件格式存储)的控制参数,利用虚拟化平行计算技术,采用核心服务器+数据处理服务器架构,实现海洋数值模式结果可视化集成处理系统研制。该系统能兼容多类模式结果处理,不仅提高了海洋数值模式结果可视化处理速率,也大大提升了服务器硬件资源的使用率。(本文来源于《海洋信息》期刊2016年03期）
吴颖,宋振亚[9]（2016）在《我海洋模式研究借助“超算”获突破》一文中研究指出本报讯（ 吴颖 通讯员 宋振亚）近日从国家海洋局第一海洋研究所获悉，该所在国际上首次开展的全球空间分辨率约2公里的海浪数值模式研究，依托“神威·太湖之光”超级计算机进行了全机测试。相关研究成为有“超算应用领域诺贝尔奖”之称的“戈登贝尔”奖今年6个(本文来源于《中国海洋报》期刊2016-08-15）
黄伟建,王鑫,韩院彬[10]（2016）在《并行I/O技术在海洋数值模式中的应用研究》一文中研究指出在海洋数值模拟过程中,随着计算区域的扩大以及计算精度的提升,大量数据输出使得I/O效率成为系统整体性能提升的一个瓶颈。针对这一问题,使用并行I/O技术对系统的输出模块进行优化,并与传统的几种串行I/O方式在不同节点,以及不同计算规模下进行性能比较。通过实验研究数据,对不同I/O方式的不同特点和不同适用场景进行分析,证明在海洋数值模式中使用并行I/O技术切实可行,并且I/O速率得到大幅度提升。(本文来源于《河北工程大学学报(自然科学版)》期刊2016年01期）
海洋数值模式论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
《海洋数值模式及应用》作为海洋科学专业本科生教育的核心课程,是教授学生数值模拟技能的基础,是培养海洋科学应用型人才的重要环节。本文基于应用型人才培养的宗旨,阐述《海洋数值模式及应用》课程建设意义和教学现状,设计筛选理论、注重编程和实践演练有机结合的教学思路,探索有效的教学改革方法,实现提高学生实践能力、培养应用型海洋人才的教学目标。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
海洋数值模式论文参考文献
[1].宋振亚,刘卫国,刘鑫,苏天赟,刘海行.海量数据驱动下的高分辨率海洋数值模式发展与展望[J].海洋科学进展.2019
[2].白鹏,杨婧灵,谢玲玲,陈法锦.《海洋数值模式及应用》教学改革初探[J].科技视界.2018
[3].周超杰.基于海洋数值模式的资料同化及保能量算法研究[D].哈尔滨工业大学.2018
[4].邹怡杰.大气—海洋—波浪耦合数值模式及其应用[D].长沙理工大学.2018
[5].张文静,史剑,王辉赞,张永垂.研讨式教学模式在研究生《物理海洋数值计算》课程中的改革与实践[J].教育现代化.2017
[6].史剑,张文静,张永垂.基于SPOC的混合教学模式在大学教学中的应用实践——以《海洋数值预报》课程为例[J].课程教育研究.2017
[7].方民权,张卫民,方建滨.海洋数值模式并行化研究综述[C].第33届中国气象学会年会S20气象信息化——业务实践与技术应用.2016
[8].吴萍,王丽琳,薛佳丽,梅杰.海洋数值模式结果可视化集成处理系统研制[J].海洋信息.2016
[9].吴颖,宋振亚.我海洋模式研究借助“超算”获突破[N].中国海洋报.2016
[10].黄伟建,王鑫,韩院彬.并行I/O技术在海洋数值模式中的应用研究[J].河北工程大学学报(自然科学版).2016