导读:本文包含了混合参数化论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:气象学,数值天气预报,边界层参数化方案,局地混合
混合参数化论文文献综述
代昕鹭,陈葆德,张旭,范广洲[1]（2019）在《边界层参数化方案中局地与非局地混合在高分辨率数值预报模式中的作用和影响》一文中研究指出为研究不同边界层参数化方案以及局地混合作用和非局地混合作用在高分辨率数值预报中的作用与影响,基于第二代华东区域中尺度数值预报系统,对两次暴雨天气过程进行了模拟。通过对模拟结果中各边界层物理量进行对比分析,主要结论如下:(1)参数化方案中非局地作用越强,模拟出的边界层垂直湍流混合作用越强,混合层深厚,其中动、热能和水汽的垂直输送也较强,位温垂直廓线在白天也更为稳定。(2)非局地混合作用在强降水过程中使湍流混合作用更强,可产生更多降水,其对大雨及以上量级的降水效率影响最大,局地混合作用对小量级的降水效率影响较大。(3)使用了边界层参数化方案后近地层物理量的日变化较未使用边界层参数化方案时更加明显;而海洋区域各方案均无明显日变化。(本文来源于《成都信息工程大学学报》期刊2019年05期）
石博文,尹燕燕,刘飞[2]（2019）在《基于PSO-控制变量参数化混合策略的间歇化工过程优化控制》一文中研究指出控制变量参数化方法作为一种化工过程动态优化的梯度搜索算法,其求解效率过于依赖初始给定轨迹。目前初始轨迹一般都是设定在边界值或中间值,缺乏科学依据,从而大大影响了算法的收敛速度。针对这一问题,提出了一种粒子群优化(PSO)与控制变量参数化方法混合的策略,首先利用粒子群优化对间歇化工过程最优控制量进行求解,结果作为控制变量参数化方法初始给定轨迹,进行二次优化。双层优化的混合策略提高了控制变量参数化方法的收敛速度和粒子群优化算法的求解精度。将混合策略应用于两个间歇化工过程优化控制实例,仿真结果表明了该算法对求解化工过程动态优化问题具有可行性和有效性。(本文来源于《化工学报》期刊2019年03期）
于炜[3]（2018）在《层化海洋上层混合参数化研究》一文中研究指出上层海洋是海洋运动以及大气和海洋之间进行动量,热量和水气交换的主要场所。湍流引起的垂向动量、热量及物质的混合是上层海洋的重要物理过程。研究上层海洋的垂向湍流混合及其影响要素对海洋运动以及气候变化的研究都有重要的意义。垂向动量、热量及物质的混合系数是海洋动力数值模式中动量、热量及物质垂向混合强度的指标。由于海洋动力数值模式时空分辨率的限制,模式的空间网格和时间步长的精度不能分辨湍流尺度的运动,需要通过参数化方法将数值模式无法分辨的湍流运动用模式可以分辨的时间和空间尺度变量来表征。提出合理的参数化方案需要充分考虑海洋中影响湍流混合的物理过程。由表面重力波引起的斯托克斯漂流与局地涡度相互作用形成的朗缪尔环流引起的垂向垂向动量、热量传输效率远高于粘性剪切引起的动量和热量的传输效率,且影响深度可以达到表面长重力波长的量级。现有的大多数二阶湍封闭模型和垂向混合系数的参数化中对朗缪尔环流引起的垂向动量、热量及物质的混合影响还有待进一步改进。而且在最常用的垂向混合系数参数化MY2.5阶湍封闭模型中湍流雷诺应力方程中的压强应力协方差项只考虑了湍流能量在湍动能和粘性剪切的能量传输分配,却忽略了由外力矩造成的流体旋转和湍流浮力引起的动能和势能之间的转化,使得混合模型模拟的温度垂向分布,混合层深度,平均动量的垂向分布有较大的偏差。为克服这种由混合系数参数化的缺陷引起的数值模式模拟结果的偏差,本文首先从理论上推导出一种改进的垂向涡粘性系数和垂向涡扩散系数的参数化表达式,该表达式是对原有的二阶k-?湍封闭模型的改进。该模型为两方程模型,包括了湍动能方程和湍流频率输运方程。本文在原有k-?湍封闭模型中的湍动能方程和湍流频率输运方程中加入朗缪尔湍流的影响。并且在湍流雷诺应力方程和湍流浮力通量方程中的压强-应力和压强-浮力协方差项参数化表达式中加入朗缪尔湍流影响后重新推导了垂向混合系数的表达式,使得改进的混合系数的推导考虑了更多的湍流物理过程。根据改进的二阶k-?湍封闭模型和垂向混合系数,在水平均匀且各向同性以及水平运动尺度远大于垂向运动尺度的情况下,建立了上层海洋的一维非定常混合运动的数值模型。在给定的不同驱动力和表面边界条件的情况下进行了数值实验,对平均欧拉流场、平均温度场以及湍动能和湍动能分量垂向分布以及各物理量随时间的变化进行了模拟。并将改进模型的模拟结果与大涡模拟结果以及其他二阶湍封闭模型模拟结果进行了对比,分析了改进模型模拟结果与其他二阶湍封闭模型模拟结果之间的差异及改进模型的模拟结果相对于其他模型模拟结果的优势。分析结果表明与其他二阶湍封闭模型相比,改进的模型不仅考虑了朗缪尔湍流的影响,推导垂向混合系数中稳定函数时采用了更合理的压强-应力和压强-浮力协方差项的参数化表达式使得湍流能量的再分配更合理,使得模拟的垂向混合强度、平均动量的垂向分布、湍动能和湍动能耗散的垂向分布等结果与大涡模拟结果更加接近。用该数值模式对Papa水文观测站1961年至1962年的上层温度、混合层深度随时间的变化进行了模拟。选取1961年至1962年Papa水文站观测的海表面风应力和热通量以及温度和盐度的垂向分布观测数据作为表面驱动以及边界条件,模拟了该时间段Papa水文观测站的温度垂向分布和混合层深度随时间的变化,并将模拟的海表温度和混合层深度随时间的变化与该站观测的海表温度和混合层深度随时间的变化进行了对比。对比结果表明:改进的模型能提高海表温度、混合层深度和垂向混合系数的模拟结果准确度,与其他二阶湍封闭模型相比,改进混合模型模拟结果与观测及大涡模拟的结果偏差更小。为研究压强-应力和压强-浮力协方差项中湍流浮力通量对海洋上层混合的影响,用包含了朗缪尔湍流影响的改进k-?二阶湍封闭模型在压强-应力和压强-浮力协方差项中有无湍流浮力通量的情况下进行了该项对混合影响的敏感性试验。在全球范围内选定四个典型区域进行了敏感性试验,这四个典型区域层结稳定度不相同。位于高纬度的研究区域浮力频率平方值大,且影响深度深,低纬度研究区域浮力频率平方最大值较小,且混合层深度浅。但是高纬度区域层结稳定度较小,尤其是冬季,而低纬度地区的层结稳定度较高。模拟结果显示:在有湍流浮力通量影响的情况下,垂向涡粘性系数发生微小改变,但仅在流速剪切较大的两个区域较为明显。垂向混合率的微小改变也能引起海洋总能量的模拟结果较大改变,尤其是在两个流速剪切影响大的区域。当垂向混合率降低,总能量减小,反之亦然。压强-应力和压强-浮力协方差参数化中有无湍流浮力通量项对垂向的平均速度分布和湍动能的垂向分布模拟结果影响很小。湍流浮力通量的考虑与否对于平均温度和盐度的模拟结果有较大的影响,考虑了湍流浮力通量模拟的温度和盐度的垂向分布与再分析资料偏差更小。将改进的k-?二阶湍封闭模型以及改进的垂向涡粘性系数和垂向涡扩散系数的表达式带入ROMS叁维海洋模式的非线性垂向混合模块,用耦合的大气-海洋-海浪模式COAWST对西太平洋区域海洋动力过程进行了模拟,研究了改进的k-?二阶湍封闭模型垂向混合强度对台风过程和海温、混合层深度及Sverdrup输送的影响。结果表明改进的k-?二阶湍封闭模型和垂向混合系数能够改进海表面温度和混合层深度的模拟结果,同时发现混合强度的大小能够影响Sverdrup输送,这是混合层以下的海洋地转运动遵循位涡守恒的原理。且改进的垂向混合系数对台风路径的模拟也有一定的改善。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)》期刊2018-12-01）
罗仕,陆春松,刘延刚,卞建春,杨素英[4]（2018）在《青藏高原地区积云中夹卷混合过程的数值模拟及参数化》一文中研究指出云覆盖了地球60%-70%的面积,云量、云高及云中微物理量的变化都可能导致地气系统中净辐射强迫、全球能量平衡和气候发生显着的变化。此外,在地气系统中云是水循环的重要环节,其能够将大气中的水汽快速地变为液态/固态水,另外,云中释放的潜热是大气中各种尺度天气现象和大气运动的重要能量来源,所以,在整个地气系统中,云具有举足轻重的作用。然而,在与云相关的过程中,云与干空气之间的夹卷混合过程不仅会导致云中微物理量(云内含水量、云滴数浓度、云滴粒径)和云滴谱的变化,影响云中降水过程的形成,而且还会影响云-气候之间的相互反馈以及气溶胶间接效应的评估。但目前对该过程的理论认识还不够充分,因而在现有的数值模式中对该过程的表述往往是进行简单的假设,这种简单粗糙的处理方式制约着模式中云和降水的模拟效果。本文采用一个考虑云与干空气之间相互作用的显式混合气泡模式(EMPM),该模式能够模拟小至柯尔莫戈洛夫尺度(1mm)的湍流作用,并呈现云内空气和干空气之间相互混合过程中每个云滴粒径的变化。在EMPM中,结构为20m(长)×1mm(宽)×1mm(高)的水平一维气块从云底开始绝热抬升,云滴经历凝结增长过程并随机分布在该气块中,当气块到达夹卷混合高度时,气块不再抬升,干空气和气块之间开始等压混合,卷入气块中的干空气与气块之间随机等比例替换,在湍流的作用下干空气块破碎成不同尺度的不饱和气块并随机分布在云内,云滴根据其周围水汽过饱和度的变化发生不同程度的蒸发/凝结。当湍流形变使干空气块达到次网格尺度时,干空气与云滴间分子扩散起主要作用。此外在该模式中输入青藏高原第叁次大气科学试验(TEPIX-III)那曲地区夏季7、8月份的激光云高仪数据、气象要素以及气溶胶探空数据作为模式的初始值,进行了约23000次敏感性试验,模拟青藏高原的地区云与干空气之间的夹卷混合过程,用于研究云内夹卷混合过程均匀程度随混合时间和垂直高度的演变,探究干空气相对湿度、湍流耗散率、卷入云内干空气比例及云内云滴数浓度对该过程的影响,同时对未消散的12000次试验中云内微物理的变化进行参数化,结果表明:该地区云中夹卷混合过程的均匀程度整体较高,但从低层到高层逐渐增大,对应的夹卷混合机制从非均匀混合机制向均匀混合机制演变,因低层云滴经历的凝结增长时间较短,尺度小于高层云滴,故在混合蒸发过程中低层云滴更容易发生完全蒸发,夹卷混合机制越趋向非均匀。其次,在夹卷混合过程中,均匀混合百分比随时混合时间的演变大致呈现出叁种趋势,分别为无峰型,均匀混合程度逐渐减小,云内云滴以部分蒸发为主,随着混合的进行,云滴完全蒸发的比例逐渐增加,对应均匀夹卷混合机制向非均匀转变;单峰型,均匀混合程度先减小后增加,云中云滴先以部分蒸发为主,随着混合过程的进行,云滴完全蒸发的数量逐渐增加,但整体表现为小云滴数量增加并累积(第一阶段),随着过程的继续进行,小云滴出现完全蒸发大量减少(第二阶段),干空气块仍未达到饱,云滴部分蒸发比重逐渐增加小云滴再次出现累积(第叁阶段),但因干空气相对湿度的增加,其累积的幅度小于第一阶段。当干空气达到饱和,均匀混合程度不再变化,对应夹卷混合机制从均匀混合向非均匀混合变化再向均匀混合演变;多峰型,均匀混合程度先减小后增加交替变化,干空气块经历第叁阶段后仍未达到饱和,累积的小云滴大量完全蒸发,均匀混合程度再次减小,随着混合过程的进行,再次出现小云滴的累积,均匀混合程度增加,但这种交替变化的幅度逐渐减小,对应的夹卷混合机制在非均匀和均匀之间交替演变。另外,当卷入干空气的相对湿度较大时,均匀混合程度的演变通常呈现为无峰型,随着干空气的相对湿度的逐渐的减小,需要云滴蒸发的总量增加,均匀混合程度逐渐呈现出单峰型和多峰型;当云中湍流耗散率较大时,大多数云滴处于近乎相同的不饱和环境,云滴以部分蒸发为主,均匀混合程度逐渐减小表现为无峰型。随着湍流耗散率的减小,湍流作用减弱,与干空气相接触的云滴会出现完全蒸发,云滴数浓度短时间内大幅度减小,非均匀混合程度增加,干空气相对湿度也大幅增加,随着混合过程的继续,云滴部分蒸发占主导,小云滴累积,均匀混合程度增加,在接下来的过程中小云滴大量减少,均匀混合程度减小,若干空气未达到饱和,均匀混合程度的变化趋势将出现交替变化;当卷入云内干空气比例较小时,均匀混合程度的变化趋势呈现出叁种峰型,随着混合比例的增加,需要云滴蒸发的总量增加,多峰型和单峰型逐渐消失,但无峰型的变化趋势几乎不变;当云内云滴数浓度较大时,形成的云滴尺度较小,更容易发生非均匀混合,因而均匀混合程度的值更小,但其变化的趋势基本不变。此外,利用未消散个例建立的云中夹卷混合过程的参数化方案可以应用到天气预报模式中作进一步研究。(本文来源于《第35届中国气象学会年会 S16 人工影响天气理论与应用技术研讨》期刊2018-10-24）
刘继红,侯永柱[5]（2018）在《基于混合属性邻接图的MBD模型参数化方法》一文中研究指出为解决MBD模型设计变更过程中维护几何信息与技术信息一致性的问题,提出一种MBD模型参数化方法.首先将MBD模型参数化问题分解为几何信息之间、几何信息与技术信息之间以及技术信息之间的参数化问题;其次提出采用混合属性邻接图表达MBD模型中元素间的结构关系和数值关系,通过定义混合属性邻接图中节点和边构建混合属性邻接图;然后提出MBD模型参数化流程,为设计人员生成MBD模型变更决策表.最后以某型号飞机销钉零件为例描述MBD模型参数化方法的过程,验证文中方法的有效性.(本文来源于《计算机辅助设计与图形学学报》期刊2018年07期）
朱聿超[6]（2018）在《海洋垂向混合参数化优化方案及对海洋环流和气候模式的改进》一文中研究指出数值模拟是研究海洋及其变化的重要工具之一,但在当前的海洋与气候模式中,海温的模拟存在很大的误差,包括赤道太平洋“冷舌”模拟过冷与温跃层强度模拟偏弱等,其中一个主要原因在于海洋垂向混合过程的参数化方法中,一些关键参数的确定有很大的不确定性和人为性。因此本文系统地研究了导致误差出现的原因,并提出了一个新的优化方案,旨在减小热带太平洋温度的模拟偏差。在本论文的第一部分,我们首先对比了两种垂向混合方案在热带太平洋海洋环流模式中的表现。一种是基于经典混合层模型KTN的Chen混合方案,另一种是基于湍流封闭模型的KPP混合方案。总体而言,Chen方案对热带太平洋SST的模拟优于KPP方案,但是,会加大次表层的暖误差。这主要是由于Chen方案在赤道外地区高估了风搅拌的混合效应。相比于KPP方案中流剪切不稳定模型,Chen方案中的Peters模型估算的垂向涡扩散系数更小,导致模拟的赤道东太平洋SST更暖。为了进一步优化KPP方案,我们将Peters模型引入到KPP方案中,结果显示KPP方案的模拟结果得到了极大的改善,“冷舌”的模拟偏差降低约30%,并且不会引起Chen方案中对次表层温度的负面影响。在本论文的第二部分,我们讨论如何对Chen混合方案进行改进。通过影响海表面温度的变化,混合层深度在气候系统中扮演着重要的角色。为了描述混合层深度的变化,KTN整体混合层方案早在上世纪六十年代被提出,并且被许多海洋环流模式所应用。但是,KTN模型在模拟热带太平洋混合层深度时存在较大的误差。部分原因是由于在KTN模型中,风搅拌引起的混合效应表征为2m_0u_*~3,而m_0的选取存在一定的不确定性。按照传统做法,m_0的取值为空间一致的常数,但这种假设不符合最近的观测研究结果。因此在本文的研究中,我们利用采用观测反演的方法,计算获得了时空变化的m_0,并将其应用于一个热带太平洋海洋环流模式中,评估时空变化的m_0对模式模拟结果的影响。结果表明,应用反演方法获得的m_0可以较大地提高模式对热带太平洋混合层深度的模拟。同时,模拟的热带太平洋浅层经向翻转流更强,造成赤道东太平洋存在更强的上升流。更强的上升流带来更多的次表层冷水,引起SST降低。本文进一步讨论了风应力与混合层深度变化的对应关系,对m_0的时空分布进行物理解释。在本论文的第叁部分中,我们对海洋模式中背景混合系数的表述进行优化,并利用海洋和气候模式研究其对热带太平洋海温场模拟的影响。用于刻画海洋内部垂向混合的背景混合系数,其取值通常采用10~(-5) m~2/s。然而在热带太平洋地区,近些年来的观测结果表明,背景混合系数应是10~(-6) m~2/s量级,远低于模式中的取值。虽然现阶段对热带地区弱背景混合系数的现象有了一定的认识,但如何将其应用于数值模拟中,以及量化其与模式误差的关系,一直是重要的研究课题。湍流微尺度观测资料匮乏,无法满足数值模拟对覆盖全海盆取值的要求。本研究采用Argo浮标资料,利用细尺度参数化方法,计算了热带太平洋背景混合系数的空间结构。并将其应用到海洋环流与气候模式中,结果表明“冷舌”与温跃层的模拟得到了很大的改善,可以有效减小25%的模式误差。这是由于背景混合系数的减小直接导致通过温跃层向海洋内区输送的热量减少。热量积累在混合层之下、温跃层之上,导致上层海洋层结降低,Ekman层厚度增加。引起赤道上升流减弱,垂向平流过程的冷却效应减弱,导致SST升高。温跃层内背景混合系数的减小直接导致次表层获得热量有所降低;同时赤道外的次表层降温可以通过副热带环流平流的作用输送到赤道区域,可以进一步加强次表层的降温过程。本文最后综合提出集以上参数化方案于一体的优化方案。该方案集合了KPP方案和Peters流剪切不稳定模型的优势,并利用细尺度参数化方法估算了背景混合系数。将其应用于海洋环流模式的实验表明,赤道上的“冷舌”误差减小了70%左右。该方案也可以方便地应用于其他海洋和气候模式中以有效减小模拟误差。因此,本研究对于认清海洋及气候模式误差产生机理、改进模式模拟和预报能力都具有重要科学意义和应用价值。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)》期刊2018-06-01）
杨春花[7]（2018）在《琼东锋面混合特征及其参数化研究》一文中研究指出海洋锋面是海洋中不同性质水系或水团之间的过渡带,广泛分布于急流边缘区域、正压和斜压不稳定的中尺度涡的边缘区域,或广泛分布于陆坡、上升流等海区。当海洋锋面受到风强迫或与环境因素相互作用发生弯曲变形时,锋区流速切变增大,辐聚、辐散过程变强,并伴随产生次中尺度过程与混合效应,这些过程能显着改善跨锋面物质和能量的交换,对于深入开展海洋动力学、海洋能量、热量和物质收支平衡、陆架锋面生态环境效应研究具有十分重要的意义和作用。利用六年(2012年-2017年)卫星遥感资料,表明琼东锋面在冬春夏季的年平均锋面中心线都处于50 m-100 m等深线之间。锋面强盛于冬季,春夏季锋面强度逐渐减弱,至秋季时锋面基本消失,秋季末开始在海南岛东北部形成微弱锋面。随着东北季风风速的增加,SST平均值逐渐降低,但SST梯度平均值呈现增加的趋势。基于2012年夏季琼东海域的断面调查资料,分析整个观测期间的温度和盐度空间分布。通过提取锋面,结合海温和风场数据,分析琼东陆架海温锋面的不同水层及断面,探究其分布情况、混合过程及其参数化研究。结果表明,夏季琼东陆架海的锋面主要分布在50-100 m等深线之间,且100 m等深线附近的锋面为强锋面区。强温盐锋面主要发生在25 m以浅,最大的强度锋面出现在14 m左右。琼东锋面区域夏季混合率最大量级为10~(-3)m~2s~(-1),约比大洋平均值高2个量级,且高值主要分布在锋轴线附近和接近海表处。通过对比四种参数化模型,本文所提出的混合率参数化方案K_p=10~(-4.427)·Ri~(-0.9928),与现场观测数据具有更好的一致性,可以较好描述夏季琼东陆架海锋区混合的主要特征。(本文来源于《广东海洋大学》期刊2018-06-01）
杨春花,蒋晨,马永贵,张书文[8]（2017）在《夏季琼东陆架海急流锋面分析及其混合率参数化》一文中研究指出基于2012年7月13日-20日夏季琼东海域的断面调查资料,研究了琼东急流锋面空间分布特征、混合过程及其参数化。结果表明,夏季琼东陆架海急流锋面主要分布在50 m~100 m等深线之间,且100 m等深线附近的锋面为强锋面区。强温盐锋面主要发生在25 m以浅,最大的强度锋面出现在14 m左右。锋区混合率的最大量级10~(-3)m~2·s~(-1),约比大洋平均值高2个量级,且高值主要分布在锋轴线附近和接近海表处。所提出的混合率参数化方案可以较好描述夏季琼东陆架海锋区混合的主要特征。(本文来源于《广东海洋大学学报》期刊2017年06期）
杨鑫,李勇,庞勇勇[9]（2017）在《基于APDL命令流的混合励磁开关磁阻电机参数化建模》一文中研究指出混合励磁开关磁阻电机(HESRM)由于磁路周期性变化且存在严重的局部饱和,使它在设计分析上与其他电机差异较大。如果按照路的方法来设计电机会有很大的局限性,但是以有限元软件ANSYS为基础对混合励磁开关磁阻电机进行场的分析,磁场分布和转矩的分析,会让设计结果更准确。本文介绍了在有限元分析软件ANSYS平台上,利用ANSYS二次开发工具APDL实现参数化建立混合励磁开关磁阻电机有限元模型的技术和方法,相对传统的手工建模方式,参数化建模能显着减少工作量,通过完成参数化建模、添加材料属性、划分网格、施加载荷、求解、后处理的过程。参数化的分析可以修改参数,分析多种尺寸,调整以实现优化设计,大大提高了效率。(本文来源于《第十四届沈阳科学学术年会论文集（理工农医）》期刊2017-08-31）
张飞民[10]（2017）在《边界层垂直混合和陆面参数化对登陆飓风数值模拟的影响研究》一文中研究指出登陆热带气旋(飓风或台风)是重要的灾害性天气之一,常伴随大风和强降水,对沿岸及内陆地区造成严重危害。一般来讲,热带气旋登陆后会迅速减弱并消亡;但是,少数热带气旋向中高纬地区移动时,在有利条件下会维持较长的时间甚至再度发展。提高登陆热带气旋及其在内陆地区演变的预报水平是数值天气预报的难点和前沿性科学问题,理解热带气旋在登陆过程中热动力结构的变化特征是提高数值天气预报水平的关键。迄今为止,国际上大部分对热带气旋演变的研究以气旋在洋面的发展为主,针对登陆气旋的研究相对较少。热带气旋边界层及其与下垫面的相互作用在登陆热带气旋的结构演变中扮演着重要的角色,因此,探索并改进数值模式中影响登陆热带气旋的关键性边界层和陆面物理参数化过程,对于改善登陆飓风的预报有重要的科学意义。本文选择了发生在美国中部地区的两类典型登陆热带气旋作为研究对象。第一类个例选择发生在2005年的叁次大西洋登陆飓风Dennis、Katrina和Rita,和大多数登陆热带气旋相同,这叁个飓风在登陆后均迅速减弱并消亡;第二类个例选择发生在2015年的登陆热带风暴Bill,该热带风暴虽然在登陆阶段强度较弱,但它在登陆后的衰减过程很慢并在陆地上维持了较长的时间。本文利用美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)的区域飓风业务与研究系统模式HWRF(Hurricane Weather Research and Forecasting),通过对现有边界层参数化方案的修改,数值模拟对陆面参数化方案的敏感性试验以及模式初始场土壤湿度对登陆热带气旋的预报影响等一系列数值模拟试验,研究了影响登陆热带气旋演变和发展的边界层及陆面参数化中的关键性过程,并探讨了登陆热带气旋的热动力结构变化特征。得到了如下主要结论:边界层中的垂直混合过程决定着飓风与下垫面和环境场的动量、热量和水汽等的交换,因此边界层垂直混合对登陆飓风的演变有着决定性的作用。通过修改HWRF模式中边界层垂直混合强度,本文首先分析了边界层垂直混合作用对登陆飓风Dennis、Katrina和Rita的影响及相应的结构演变特征。结果表明,登陆飓风的模拟对边界层内的垂直混合非常的敏感。当飓风边界层内的垂直混合增强时,其登陆后的减弱过程较为明显,相应的飓风路径、强度和降水的模拟也得到了有效的改善。反之,减弱飓风边界层内的垂直混合则会导致模式高估登陆飓风的强度,使模拟结果变差。进一步的诊断分析表明,增加边界层内的垂直混合会导致飓风边界层内的垂直风切变减弱,虚位温垂直梯度增强,从而破坏飓风边界层内的湍流动能,进而有效地减弱了登陆飓风的强度。换言之,飓风边界层内的强垂直混合作用使飓风边界层大气趋于稳定,从而抑制了飓风在陆地上的维持。边界层垂直混合作用和边界层垂直湍流扩散系数的参数化有密切关系。本文对HWRF模式中边界层垂直湍流扩散系数Km和Kh的计算方案进行了修正,Km和Kh参数分别决定了大气中动量和热量、水汽的垂直传输。结果表明,修正后的边界层垂直湍流扩散系数可以有效地增强陆地上飓风内部的垂直混合,而对飓风外部环境场的垂直混合影响不大。由于HWRF边界层参数化中Kh参数的估计主要取决于Km参数的估计,表明改进HWRF模式边界层参数化中的Km参数的计算是改善登陆飓风预报的关键。由于HWRF中的原方案使飓风在很大程度上延续了其在海洋上的边界层垂直混合特征,因此造成飓风在登陆过程中衰减不明显;本文提出的修正方案计算的Km参数可以有效地增大陆地上飓风边界层内的垂直混合,使飓风在登陆过程中有效地减弱,从而改善了登陆飓风的路径、强度和降水的预报。一般而言,飓风边界层内的强垂直混合作用导致飓风在陆地上的强度减弱,飓风内部干冷空气增强,飓风半径及其眼墙的垂直坡度增大;此外,飓风边界层内的强垂直混合还会导致飓风暖心结构、旋转风结构和二级环流减弱,边界层高度降低,飓风云带逐渐松散并远离飓风中心。本文的研究深化了飓风边界层垂直混合作用对登陆飓风热动力结构演变过程的认识。边界层的发展和消亡过程和地面感潜热的变化有密切的关系,此外,地面感潜热对飓风的维持和演变也具有重要的影响。本文在以上研究基础上,以登陆热带风暴Bill(2015)为例,对比分析了SLAB和NOAH两种不同陆面参数化方案对该风暴在内陆地区演变的影响。结果表明,相比SLAB方案,运用NOAH方案模拟的风暴强度较弱,对此次登陆风暴的强度和降水结构有较好的模拟能力,尤其在风暴转向美国中部大平原并和中纬度西风相互作用过程中;此外,由于使用NOAH方案模拟的风暴具有较为明显的旋转和对称性结构,使风暴周围向东的引导气流减弱,从而有效地改善了风暴在内陆地区的移动路径。通过诊断分析表明,相比SLAB方案,风暴内部边界层的垂直混合在使用NOAH方案的模拟中较强,导致登陆风暴强度较弱;风暴环境场中地表温度、地面感潜热通量和边界层垂直混合在使用NOAH方案的模拟中存在显着的昼夜交替变化特征。尤其是白天风暴环境场中地表温度升高所伴随的强烈的非绝热加热作用造成了强烈的向上输送的地面感潜热通量;同时,地表温度的上升也使风暴外部环境场的边界层大气趋于不稳定状态,从而使风暴外部环境场的边界层高度和垂直混合增强。因此,白天地表的非绝热加热作用使地表感潜热对风暴外部环境场的能量输送增强,从而对风暴在陆地上的维持产生积极的作用。在夜间,由于地表逐渐冷却,造成风暴环境场的边界层趋于稳定状态,此时,风暴环境场的边界层高度降低、湍流动能减弱、边界层垂直混合减弱、地面感潜热通量减小,不利于风暴在陆地上的维持。模式土壤湿度对地表感潜热的模拟和对流的发展、演变具有重要的意义。本文在比较3种不同土壤湿度资料的基础上,通过在模拟初始时刻增加土壤湿度,进一步讨论了模式初始土壤湿度对登陆风暴Bill(2015)的模拟影响。结果表明,增加初始时刻的土壤湿度使风暴在登陆过程中的强度减弱,主要是因为增加土壤湿度使风暴内部边界层内的垂直混合增大以及风暴外部环境场的地表非绝热加热效应减弱造成的。本文的模拟结果揭示出数值模式中陆面参数化方案和初始土壤湿度是影响登陆飓风预报的关键因素,白天飓风环境场的非绝热加热效应有利于飓风在陆地上的维持;土壤湿度的增加不仅使飓风内部边界层垂直混合作用增强,同时还导致飓风环境场地表非绝热加热效应减弱,不利于飓风在陆地上的维持。(本文来源于《兰州大学》期刊2017-05-01）
混合参数化论文开题报告
（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：
控制变量参数化方法作为一种化工过程动态优化的梯度搜索算法,其求解效率过于依赖初始给定轨迹。目前初始轨迹一般都是设定在边界值或中间值,缺乏科学依据,从而大大影响了算法的收敛速度。针对这一问题,提出了一种粒子群优化(PSO)与控制变量参数化方法混合的策略,首先利用粒子群优化对间歇化工过程最优控制量进行求解,结果作为控制变量参数化方法初始给定轨迹,进行二次优化。双层优化的混合策略提高了控制变量参数化方法的收敛速度和粒子群优化算法的求解精度。将混合策略应用于两个间歇化工过程优化控制实例,仿真结果表明了该算法对求解化工过程动态优化问题具有可行性和有效性。
（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。
混合参数化论文参考文献
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