数值计算方法在海洋模型中的开发和运用

基本信息
批准号:41676012
项目类别:面上项目
资助金额:72.00
负责人:周伟东
学科分类:
依托单位:中国科学院南海海洋研究所
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:肖福安,刘大年,黄孝荣
关键词:
开边界条件交替蛙跳格式正斜压分裂积分海洋数值模型基准测试
结项摘要

New numerical schemes/methods are difficulty to apply in ocean models due to the complexity of parallel code and demands for practical usage. During long time of study on ocean models, however, we have had many experiences and several accomplishments on numerical methods and their applications in models with bench mark test. We have developed several methods, like the Alternative Leapfrog Scheme, and Split Time Stepping. We also applied them in models, like our model TOM, and also famous model POM. We also have developed an open boundary method, which keeps the conservation of mass, salinity and heat, and succeeded in its application in the SCS. Furthermore, we discovered a new explicit scheme, which has no limitation of CFL on time step, though it was only found to be available for the Coriolis term. .We will focus on the further application of our schemes in models, specifically, the application of the Alternative Leapfrog Scheme, and Split Time Stepping in LICOM, and a parallel coding version of POM. Then we will use our Conserved Open Boundary method in those models on the SCS’s regional model. Furthermore, we will continue our study of the new scheme and its development in the advection term.

由于并行编程及实用要求带来的苛刻,海洋模型中新格式/方法的开发和运用并非容易。但我们在海洋模型和数值方法研究上有长期积累并取得了一些进展:如交替蛙跳格式和正斜压分裂积分方案。这些新方法已经在海洋模型,如自主开发的TOM和著名的POM标量版中有应用并经过bench mark检验。我们还开发了具有质、盐和热量守恒/收支平衡的新的开边界方法,并在南海的TOM中有应用。此外,针对科氏项,有了理论突破性的进展,发现一类不受CFL条件限制的显式格式。本项目将展开上述新积分方案在LICOM和POM并行版的运用,改善LICOM的数值稳定性和积分效率,并探讨这些方法在其它海洋模型如ROMS运用的可能性;在南海,展开守恒性开边界在LICOM和POM的运用。此外,我们将继续展开新显式格式在科氏项以外(如平流项)的开发研究,并拓广该格式,如与浅水重力波或平流项的联合应用。

项目摘要

海洋数值模型是研究海洋的一个重要而基本的工具,被广泛运用在海洋研究的各个领域,用海洋模型做工具,可进行海洋模拟计算,分析和研究海洋的热/动力现象和机制,帮助我们加深认识和理解海洋。本项目利用开发的新数值计算方法,应用到POM模型以及准地转模型中,解析了南海环流动力变化的特征,例如南海冬季环流的年际变化、热力效应等,并且揭示了南海北部跨陆坡运动的成因以及黑潮入侵对南海北部斜压不稳定的影响。本项目执行期内,共发表SCI 论文6 篇,完成预期目标。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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