1960-2020年东北黑土区水蚀动力因子时空格局及其对主要大气海洋环流模式的响应

1

作者 高晓玉 郑粉莉 +5 位作者 胡文韬 郑润禾 付金霞 张加琼 刘刚 李志 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期102-115,共14页

[目的]研究东北黑土区水蚀动力因子的时空格局及其对大气海洋环流模式的响应,对区域极端降水事件诱发的土壤侵蚀防治有重要意义。[方法]选用降雨侵蚀力(R)、暴雨雨量(R 50p)、极端强降水量(R 95p)、连续5日最大降水量(R 5d)表征水蚀动... [目的]研究东北黑土区水蚀动力因子的时空格局及其对大气海洋环流模式的响应,对区域极端降水事件诱发的土壤侵蚀防治有重要意义。[方法]选用降雨侵蚀力(R)、暴雨雨量(R 50p)、极端强降水量(R 95p)、连续5日最大降水量(R 5d)表征水蚀动力因子,基于1960-2020年逐日降雨数据,采用滑动平均、小波分析、Sen斜率估计法、Mann-Kendall检验方法,分析1960-2020年东北黑土区水蚀动力因子的时空格局,解析水蚀动力因子对大气海洋环流模式的响应。[结果](1)东北黑土区的年降雨侵蚀力(R)为1145.36~3575.94(MJ·mm)/(hm^(2)·h·a),暴雨雨量(R 50p)为73.17~197.86 mm,极端强降水量(R 95p)为265.81~566.35 mm;连续5日最大降水量(R 5d)为69.67~124.95 mm。(2)东北黑土区4个水蚀动力因子在1960-2000年均呈不显著上升趋势,且均未发生整体突变,但2015年后上升趋势明显,表明研究区发生降雨侵蚀的潜在可能性增加。4个水蚀动力因子均存在以约44年为主周期,29年为小周期的周期性变化特征,并经历高低交替2次振荡过程。(3)各水蚀动力因子的空间分布均呈现南高北低,东西两侧低中部高的特征,各指标的最大值出现在长白山-完达山山地丘陵区,最小值出现在呼伦贝尔丘陵平原区。(4)东亚夏季风指数(EASMI)是对东北黑土区水蚀动力因子影响最显著的单一环流模式,北极涛动(AO)和多元ENSO-南方涛动指数(MEI)可以通过影响东亚夏季风间接影响水蚀动力因子。东亚夏季风指数-南海夏季风指数叠加(EASMI-SCSSMI)对各水蚀动力因子的影响均为最显著(ΔPSAC>5%);而东亚夏季风指数、南海夏季风指数和多元ENSO-南方涛动的大气海洋环流模式仅对降雨侵蚀力(R)影响显著(ΔPSAC>5%)。[结论]东北黑土区水蚀动力时空格局的影响因素主要包括地形、东亚夏季风和南亚夏季风等,需关注2014年后水蚀动力增强带来的潜在水蚀危害。 展开更多

关键词 东北黑土区 水蚀动力因子 大气海洋环流模式 极端降水

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海洋环流模式的并行I/O优化研究

2

作者 李云龙 祝子杰 +4 位作者 孟祥飞 朱小谦 林鹏飞 刘海龙 李庚 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2024年第17期263-271,共9页

极端气象日益加剧,严重影响人类的生产生活。如何有效应对未来极端环境变化,更关乎国际竞争。因此,发展高精度高分辨率的地球系统模式推动气候变化研究至关重要。随着模式精度和分辨率的不断提高,I/O性能已成为制约模式计算效率和可扩... 极端气象日益加剧,严重影响人类的生产生活。如何有效应对未来极端环境变化,更关乎国际竞争。因此,发展高精度高分辨率的地球系统模式推动气候变化研究至关重要。随着模式精度和分辨率的不断提高,I/O性能已成为制约模式计算效率和可扩展性的瓶颈。选取典型的海洋环流模式LICOM3作为研究对象,基于天河HPC系统,详细测试和分析了模式的I/O逻辑过程,发现在3K进程规模下I/O可占整体运行时间一半以上,是限制模式计算性能的关键因素。为此,设计并实现了主要输出过程的MPI-IO并行优化方案,显著提升了模式运行效率,基本解决了模式I/O瓶颈。测试结果表明,MPI-IO并行优化方案将输出时间占比从48.58%降到2.44%,将输出带宽提升到6.21 GB/s,约是原程序的14倍。此外,进一步分析了影响并行I/O性能的因素,以期为相关工作提供参考和指导。 展开更多

关键词 并行I/O优化 海洋环流模式 MPI-IO

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近61年东北黑土区风蚀气候指标时空格局及其对大气海洋环流模式的响应

3

作者 胡文韬 郑粉莉 +4 位作者 高晓玉 郑润禾 付金霞 李志 张加琼 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期23-34,共12页

[目的]研究东北黑土区风蚀气候指标的时空格局及其对大气海洋环流模式的响应,对区域土壤风蚀预警和防治有重要意义。[方法]选取≥5 m/s的起沙风速发生频次、逐日最大风速、逐日极大风速、风蚀气候因子4个指标,基于1960—2020年逐日风速... [目的]研究东北黑土区风蚀气候指标的时空格局及其对大气海洋环流模式的响应,对区域土壤风蚀预警和防治有重要意义。[方法]选取≥5 m/s的起沙风速发生频次、逐日最大风速、逐日极大风速、风蚀气候因子4个指标,基于1960—2020年逐日风速数据和气象数据,采用滑动平均、Mann-Kendall检验和相干分析等方法,分析1960—2020年东北黑土区春季(3—5月)风蚀气候指标的时空格局,解析风蚀气候指标对大气海洋环流模式的响应。[结果]东北黑土区1960—2020年春季起沙风速发生频次为5~30次/季,逐日最大风速为6.1~8.7 m/s,逐日极大风速为9.8~12.2 m/s,风蚀气候因子为19.5~101.1。东北黑土区4个风蚀气候指标的月际变化趋势为4月>5月>3月;除逐日极大风速外,起沙风速发生频次、逐日最大风速和风蚀气候因子年际变化均呈显著下降趋势,且在1990年左右发生显著突变,但2014年以后风蚀气候指标上升趋势明显。东北黑土区各风蚀气候指标呈现自西北向东南递增后递减的空间分布,地形是影响风蚀气候指标空间分布的主要因素。亚洲极涡强度(AVPII)是对东北黑土区春季风蚀气候指标影响的最显著的单一环流模式,太平洋-北美遥相关指数(PNA)也对风蚀气候指标产生显著影响,但风蚀气候指标与2个环流模式叠加(AVPII-PNA)呈现不显著的相关关系,而APVII-PNA-AO大气海洋3环流模式叠加对起沙风速发生频次的影响显著。2014年以后东北黑土区各风蚀气候指标快速上升趋势明显,亚洲极涡强度、太平洋-北美遥相关指数对风蚀气候指标影响显著。[结论]东北黑土区风蚀气候指标时空格局的影响因素主要包括风速、地形和大气海洋环流模式,需关注2014年后风蚀动力增强带来的潜在风蚀危害。 展开更多

关键词 东北黑土区 风蚀气候指标 大气海洋环流模式 逐日极大风速

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海洋环流模式的发展和应用 Ⅰ.全球海洋环流模式 被引量：35

4

作者 张学洪 俞永强 刘海龙 《大气科学》 CSCD 北大核心 2003年第4期607-617,共11页

概述近10年来中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体动力学数值模拟国家重点实验室全球海洋环流模式的发展及其在全球海气耦合模式的发展和气候模拟方面的应用。重点是:一个30层、0.5°×0.5°的准全球海洋环流模式LI... 概述近10年来中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体动力学数值模拟国家重点实验室全球海洋环流模式的发展及其在全球海气耦合模式的发展和气候模拟方面的应用。重点是:一个30层、0.5°×0.5°的准全球海洋环流模式LICOM的建立及其模拟的热带太平洋海洋环流和印度尼西亚贯穿流;以20层海洋模式为海洋分量建立的全球海洋—大气—陆面系统耦合模式GOALS在气候变化模拟方面的应用,和以海洋模式L30T63为海洋分量建立的灵活的耦合环流模式FGCM-0在热带太平洋—印度洋海气相互作用及古海洋—古气候模拟方面的应用。 展开更多

关键词 海洋环流模式 热盐环流 风生环流 印度尼西亚贯穿流 UCOM

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IAP/LASG海洋环流模式对风应力的响应 被引量：24

5

作者 俞永强 Antoine Izard +1 位作者 张学洪 郭裕福 《大气科学》 CSCD 北大核心 2001年第6期721-739,共19页

为了检验第三代 ＩＡＰ／ＬＡＳＧ全球海洋环流模式在模拟 ２０世纪 ８０年代热带太平洋年际变化方面特别是圆 Ｎｉｎｏ和 Ｌａ Ｎｉｎａ事件的能力，作者使用了三种风应力资料强迫该模式。然后，将模拟的海温同ＮＣＥＰ海洋同化资料相... 为了检验第三代 ＩＡＰ／ＬＡＳＧ全球海洋环流模式在模拟 ２０世纪 ８０年代热带太平洋年际变化方面特别是圆 Ｎｉｎｏ和 Ｌａ Ｎｉｎａ事件的能力，作者使用了三种风应力资料强迫该模式。然后，将模拟的海温同ＮＣＥＰ海洋同化资料相比较。分析表明，在赤道附近，模式对风应力的响应在 ＳＳＴ分布。温跃层的描绘以及突出Ｅｌ Ｎｉｎｏ和 Ｌａ Ｎｉｎａ事件方面同 ＮＣＥＰ海洋同化资料有许多共同点。然而，在描绘１０°Ｎ以北和１０°Ｓ以南的ＳＳＴ异常以及描写季节循环方面，响应是不够精确的。另外。 展开更多

关键词 海洋环流模式 风应力 厄尔尼诺 海温 温跃层

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海洋环流模式中不同近似假设下的海表高度 被引量：7

6

作者 李薇 张学洪 金向泽 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2003年第2期132-141,共10页

Boussinesq近似是现代海洋环流模式中经常采用的假设,但随着海洋模式的不断发展完善以及气候研究应用的需要,有必要估算Boussinesq近似造成的模式误差。分别利用一个非Boussinesq近似的海洋模式与另一个结构相同且采用Boussinesq近似的... Boussinesq近似是现代海洋环流模式中经常采用的假设,但随着海洋模式的不断发展完善以及气候研究应用的需要,有必要估算Boussinesq近似造成的模式误差。分别利用一个非Boussinesq近似的海洋模式与另一个结构相同且采用Boussinesq近似的模式计算海表高度,并同时利用模式预报的温度、盐度资料计算了比容异常高度。分析结果显示,这3种不同定义的海表高度无论空间结构,还是时间演变,都基本类似,尤其在热带海区最接近,差值≤1cm。Boussinesq近似意味着在模式中以体积守恒代替质量守恒,通常的做法是对其进行简单的质量补偿来保持质量守恒。比较说明,以质量补偿方法进行的高度订正对减小Boussinesq近似带来的误差没有本质的意义。 展开更多

关键词 海洋环流模式 海表高度 Boussinesq近似 模式误差 比容异常高度 质量补偿 质量守恒

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GPU在海洋环流模式POP中的应用 被引量：4

7

作者 宋振亚 刘海行 +1 位作者 雷晓燕 赵伟 《计算机应用与软件》 CSCD 2010年第10期27-29,共3页

在CUDA(Compute Unified Device Architecture)架构下将GPU(Graphic Processing Unit)计算首次应用到海洋环流模式POP(Parallel Ocean Program)中。测试结果表明:无论高分辨率还是低分辨率,GPU都能够提高海洋环流数值模式POP的计算速度,... 在CUDA(Compute Unified Device Architecture)架构下将GPU(Graphic Processing Unit)计算首次应用到海洋环流模式POP(Parallel Ocean Program)中。测试结果表明:无论高分辨率还是低分辨率,GPU都能够提高海洋环流数值模式POP的计算速度,GPU加速比最低都在1.5倍以上,最高可以超过2.2倍;并且随着模式使用线程数目的增多,GPU的加速比在降低,但是GPU利用效率在增长。 展开更多

关键词 GPU CUDA 海洋环流模式 加速比

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海洋环流模式中卫星遥感资料同化的应用进展 被引量：3

8

作者 何娜 张祖强 +1 位作者 肖贤俊 郭品文 《海洋科学》 CAS CSCD 北大核心 2008年第12期92-96,共5页

关键词 海洋环流模式 卫星遥感技术 资料同化技术 卫星观测数据 数值模拟分析 观测资料 观测技术

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海洋环流模式的发展和应用 Ⅱ.近海和区域环流模式 被引量：7

9

作者 李荣凤 游小宝 《大气科学》 CSCD 北大核心 2003年第4期729-739,共11页

回顾了近20年来中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体动力学数值模拟国家重点实验室近海和区域海洋环流模式发展和应用的历程。介绍了正压区域海流模式在中国近海海流数值模拟研究当中的应用以及一个24层、最高水平分辨率为0.25&... 回顾了近20年来中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体动力学数值模拟国家重点实验室近海和区域海洋环流模式发展和应用的历程。介绍了正压区域海流模式在中国近海海流数值模拟研究当中的应用以及一个24层、最高水平分辨率为0.25°×0.25°的三重嵌套的中国近海环流模式及其应用。在嵌套模式基础上,基于变分原理,建立了一个中国近海环流的资料同化分析系统。初步结果表明,资料同化提高了模式计算的真实性,所揭示的黑潮的强度和流幅、夏季黄海冷水团的位置等都更接近观测结果。 展开更多

关键词 海洋环流模式 正压模式 斜压模式 南海暖流 嵌套 变分原理 资料同化

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全球海洋环流模式中上层海洋对表面强迫的响应和调整 Ⅱ.年代际变率 被引量：7

10

作者 容新尧 杨修群 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第3期20-31,共12页

利用一个较高分辨率的全球海洋环流模式在COADS1945～1993年逐月平均资料的强迫下对海温和环流场进行了模拟,分析了北太平洋海温和环流场的年代际变化特征,同时诊断了197677年代际跃变过程中海温场变化的机制.模式模拟出了北太平洋海温... 利用一个较高分辨率的全球海洋环流模式在COADS1945～1993年逐月平均资料的强迫下对海温和环流场进行了模拟,分析了北太平洋海温和环流场的年代际变化特征,同时诊断了197677年代际跃变过程中海温场变化的机制.模式模拟出了北太平洋海温年代际异常的主要模态以及197677年跃变前后的演变特征,模拟的北太平洋中部、加州沿岸和KOE区的海温异常的强度和演变趋势均和观测比较一致;同时,模式重现了分别始于20世纪70和80年代的中纬度海温异常信号沿等密度面向低纬地区的两次潜沉过程.在表层,流场的异常主要表现为与风应力异常基本符合Ekman关系的一个异常海洋涡旋,而整个上层海洋平均的流场异常则表现为两个海洋涡旋的异常,其中副热带海洋涡旋的异常的强度要显著于副极地海洋涡旋的异常,而副极地海洋涡旋异常出现的时间比副热带海洋涡旋晚3a左右的时间.对197677年前后3个区域上层海温各贡献项的诊断结果表明,北太平洋中部变冷主要是水平平流和热通量异常贡献的结果;而加州沿岸变暖主要归因于热通量的贡献;在KOE区,垂直平流、热通量和水平平流三者都起了重要作用,其中水平平流异常对这一区域海温年代际跃变出现的时间起了至关重要的作用. 展开更多

关键词 北太平洋 年代际变率 PDO 海洋环流模式

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一个热带太平洋上层海洋环流模式及其检验研究 被引量：1

11

作者 李旭 金向泽 陈克明 《气候与环境研究》 CSCD 1998年第1期39-57,共19页

为进行ＥＮＳＯ的模拟与预测，在中国科学院大气物理研究所原有的较低分辨率全球海洋环流模式的基础上，引入依赖于Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎ数的垂直扩散方案和太阳短波辐射穿透的物理过程，发展了一个较高分辨率的热带太平洋上层海洋环流... 为进行ＥＮＳＯ的模拟与预测，在中国科学院大气物理研究所原有的较低分辨率全球海洋环流模式的基础上，引入依赖于Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎ数的垂直扩散方案和太阳短波辐射穿透的物理过程，发展了一个较高分辨率的热带太平洋上层海洋环流模式。利用该模式和１９８０～１９９５年大气强迫场的观测，进行了热带太平洋海温及环流的结构和演变的数值模拟研究，并利用美国国家环境预报中心（ＮＣＥＰ）的同时段的海洋同化分析，就海洋及其时间变化的三维特征，检验了模拟结果。首先，检验了该模式对ＥＮＳＯ事件的三维结构特征及其演变的模拟能力，结果表明：这１６年间所有冷暖事件的发生、发展和消亡均得到基本正确的模拟；海温异常的强度和结构特征与实况有偏差，尤其是次表层，距平量在赤道西太平洋和沿斜温层显著弱于实况；表层海温（ＳＳＴ）距平与实况较为接近，只是在日期变更线附近偏大。然后，强调海气耦合模式要成功预测ＥＮＳＯ，真正严峻的考验是海洋模式对次表层海洋的模拟能力，而不能仅仅满足于对ＳＳＴ的正确模拟。因此，为全面评估该海洋模式，探讨模式误差的原因，根据同化资料，找出年际变化和季节变化最显著的区域之后，检验了多年平均状态及其季节变化、年际变率及其季节变化等统计量。? 展开更多

关键词 ENSO 海洋环流模式 模拟与检验

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用OPA9全球海洋环流模式模拟不同类型El Nino事件

12

作者 张志华 张人禾 黄刚 《南京气象学院学报》 CSCD 北大核心 2009年第2期164-171,共8页

根据El Nino事件中正的海表面温度异常(sea surface temperature anomaly,简称SSTA)首先出现的区域及其传播特征,将El Nino事件分成3种类型,即东部型、西部型和驻波型。为了研究不同类型El Nino事件物理机制的差异,首先利用高分辨率全... 根据El Nino事件中正的海表面温度异常(sea surface temperature anomaly,简称SSTA)首先出现的区域及其传播特征,将El Nino事件分成3种类型,即东部型、西部型和驻波型。为了研究不同类型El Nino事件物理机制的差异,首先利用高分辨率全球海洋环流模式OPA9,对这3种不同类型的El Nino事件进行模拟。在逐月海表面风应力和热通量的驱动下,模式模拟出了1950—2005年间全球海温演变。模拟结果表明,模式可以很好地模拟出海洋的气候态,并且对El Nino事件期间的正SSTA首先出现的区域以及对正SSTA的传播特征都做出了很好的模拟,成功地模拟了不同El Nino事件的发展类型。 展开更多

关键词 OPA9 海洋环流模式 EL Nino的不同类型 数值模拟

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一个压力坐标海洋环流模式(PCOM1.0)的基本模拟性能评估 被引量：2

13

作者 欧念森 林一骅 +1 位作者 毕训强 张宇 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2016年第1期56-64,共9页

参照Griffies et al.(2009)提出的海洋—海冰耦合模式参考试验(Coordinated Ocean-ice Reference Experiments,COREs),设计了一个800年积分的数值试验,对一个质量严格守恒的压力坐标海洋环流模式(Pressure Coordinate Ocean Model,PCOM1... 参照Griffies et al.(2009)提出的海洋—海冰耦合模式参考试验(Coordinated Ocean-ice Reference Experiments,COREs),设计了一个800年积分的数值试验,对一个质量严格守恒的压力坐标海洋环流模式(Pressure Coordinate Ocean Model,PCOM1.0)的基本模拟性能进行了评估,并与观测资料和再分析资料进行了对比。结果表明,PCOM1.0模拟的温盐场和基本流场与COREs模式的模拟水平基本接近。其中,模拟的大西洋经向翻转流在45°N附近达到18 Sv(1 Sv=106 m3 s-1),与观测估计值接近;对海表面温度的模拟误差主要集中在北太平洋黑潮区和北大西洋湾流区等中高纬度急流区;模拟的热带太平洋温跃层过于深厚;模拟的经德雷克海峡的体积输送达130 Sv,比大部分COREs模式及再分析资料都更接近于观测估计值。 展开更多

关键词 质量守恒 压力坐标 海洋环流模式 COREs(Coordinated Ocean-ice Reference Experiments)

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全球海洋环流模式中氚分布的模拟

14

作者 王凯 朱彬 +2 位作者 徐永福 巴琦 李阳春 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2013年第4期491-506,共16页

氚(3H)作为一种重要的被动示踪物,经常被用于研究海洋中的物理过程及评估海洋环流模式的模拟性能。使用一个全球海洋环流模式(LICOM)来研究氚在海洋中的分布、存储和输送。模拟的全球氚通量表明,1975年之前氚主要由海气交换输入海洋,特... 氚(3H)作为一种重要的被动示踪物,经常被用于研究海洋中的物理过程及评估海洋环流模式的模拟性能。使用一个全球海洋环流模式(LICOM)来研究氚在海洋中的分布、存储和输送。模拟的全球氚通量表明,1975年之前氚主要由海气交换输入海洋,特别是在1963年,氚的气体交换输入约为降水输入的2.5倍,1975年之后两种方式的氚输入通量都大幅减少。比对GEOSECS(Geochemical Ocean Sections Study,1972～1978年)和WOCE(World Ocean Circulation Experiment,1989～1995年)大洋观测计划期间的观测资料发现,我们的模式很好地模拟出了氚的海表分布、水柱总量、经向分布以及次表层的高值信号,主要缺点在于模拟的氚向深层的穿透不足,特别是在全球的两个副热带地区,表现尤为明显,氚输入函数的不确定性和模式物理场描述的不足可能是造成误差的主要原因。模式给出的海洋中氚储存总量的结果与基于观测得到的结果比较吻合,如北太平洋海区:1973～1974年模拟结果约为20.4kg,相同期间观测估计值为21.1±4.7kg,1989～1995年模拟结果为20.7kg,相同期间观测估计值为23.4±2.0kg。氚在等密度面上高低纬的侧向通风明显,模式成功模拟出氚从中高纬的海表进入,沿等密度面向低纬的次表层输送,又经大洋环流和扩散分别向南半球和高纬输送的过程。 展开更多

关键词 海洋环流模式 被动示踪物 氚 全球海洋 等密度面输送

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海洋环流模式NEMO的代码现代化

15

作者 周生昌 刘卫国 +1 位作者 宋振亚 杨晓丹 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期62-72,共11页

海洋数值模式是精准海洋环境预报的核心手段。随着计算分辨率的不断提高,海洋数值模式对计算性能的要求也越来越高。为了提高模式计算性能,充分发挥现代计算机的特点,选取海洋环流模式NEMO开展了代码现代化优化方案在海洋环流模式中的... 海洋数值模式是精准海洋环境预报的核心手段。随着计算分辨率的不断提高,海洋数值模式对计算性能的要求也越来越高。为了提高模式计算性能,充分发挥现代计算机的特点,选取海洋环流模式NEMO开展了代码现代化优化方案在海洋环流模式中的应用研究。首先使用Intel性能分析工具对模式的计算性能进行了分析;随后,针对热点函数,开展了编译选项优化、标量串行代码优化、SIMD优化、内存带宽优化以及多进程扩展。结果显示:经过以上优化步骤,在不增加任何硬件成本的前提下,模式整体性能可提升31%,且在多进程下表现出了较好的负载均衡性。这表明,本研究采用的优化策略是一种切实可行的方法。在此基础上,进一步对代码现代化过程中出现的显著影响计算效率的问题,如大量指针的使用阻止矢量化、循环嵌套过多、内存带宽占用过高等,开展了分析和讨论,为未来模式的设计和改进提供了参考和建议。 展开更多

关键词 代码现代化 海洋环流模式 NEMO Intel性能分析工具 SIMD

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一个大洋环流模式和相应的海气耦合模式的评估 I.热带太平洋年平均状态 被引量：19

16

作者 张学洪 俞永强 +3 位作者 宇如聪 刘海龙 周天军 李薇 《大气科学》 CSCD 北大核心 2003年第6期949-970,共22页

评估了中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体动力学数值模拟国家重点实验室海洋环流模式L30T63和海气耦合模式FGCM 0模拟的热带太平洋年平均状态 ,资料取自L30T63由观测的大气强迫驱动的Control试验、由NCARCCM3大气强迫驱动的Sp... 评估了中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体动力学数值模拟国家重点实验室海洋环流模式L30T63和海气耦合模式FGCM 0模拟的热带太平洋年平均状态 ,资料取自L30T63由观测的大气强迫驱动的Control试验、由NCARCCM3大气强迫驱动的Spinup试验、以及相应的海气耦合模式FGCM 0。主要的结论是 :( 1 )在“准确”的海表强迫下 ,Control模拟的海面温度和温跃层与观测结果相当接近 ,模式的固有误差是赤道冷舌过分西伸和东南太平洋温跃层偏浅。 ( 2 )Spinup能模拟出合理的热带太平洋上层海洋环流 ,但存在两个问题 ,即 :暖池区海面温度显著偏高、沿赤道的梯度过大 ;赤道温跃层偏浅、东西向坡度偏小 ,它们分别与CCM3提供的海表短波辐射通量和风应力的系统误差有关。这两个问题很可能是海气耦合模式FGCM 0运行初期误差迅速发展的重要原因。 ( 3)FGCM 0模拟的赤道暖池区上层 1 0 0m的平均温度比观测低 3℃。分析表明FGCM 0夸大了暖池区海洋动力过程的降温作用 ,使得模拟的“暖池”在一定程度上具有冷舌的属性。FGCM 0模拟的热带南太平洋温跃层比观测结果偏浅数十米到 1 0 0m ,以致赤道两侧的上层海洋温度分布趋于对称 ,成为“doubleITCZ”现象在上层海洋中的表现。风应力旋度的系统误差和垂直混合随深度衰减过快? 展开更多

关键词 热带太平洋 海表温度 温跃层 海洋环流模式 海气耦合模式

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一个太平洋海盆尺度环流模式及其模拟结果 被引量：9

17

作者 徐永福 李阳春 +2 位作者 赵亮 李荣凤 俞永强 《大气科学》 CSCD 北大核心 2006年第5期927-938,共12页

在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(LASG)发展的全球气候海洋环流模式(LICOM)的基础上构建了一个太平洋海盆环流模式,并对其模拟结果进行了深入的分析。在模拟中对中尺度示踪物输送采用了两种方... 在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(LASG)发展的全球气候海洋环流模式(LICOM)的基础上构建了一个太平洋海盆环流模式,并对其模拟结果进行了深入的分析。在模拟中对中尺度示踪物输送采用了两种方案,即传统的水平扩散方案(HOR)和包括涡旋诱导速度的等密度面扩散方案(GM)。对这两个试验的气候平衡态结果分析发现,该模式较好地模拟出了太平洋的环流特征,包括副热带大涡、副极地涡旋以及南极绕流(ACC)等。赤道附近的各种流系亦得到了较好的模拟,模拟的150°W赤道潜流的最大流速为40 cm/s,出现在次表层130 m左右,虽然模拟值比基于NCEP资料估计的最大流速80 cm/s小,但与其位置十分相近。两个试验均较好地模拟出了温盐的分布结构,包括北太平洋和南太平洋中层水的形成以及南极底层水的输送等。通过详细分析两个试验结果发现,总的说来在目前模式所采用的参数条件下,GM的结果稍好于HOR的结果。这些模拟结果表明,在LICOM基础上构建的太平洋环流模式从总体上是能再现许多观测特征的,可为今后进一步研究被动示踪物在北太平洋的分布等问题提供一个十分有用的工具。 展开更多

关键词 海洋环流模式 太平洋 中尺度示踪物输送 温盐环流 水团

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全球海洋模式对CFC-11分布的初步模拟研究 被引量：10

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作者 李阳春 徐永福 +1 位作者 赵亮 王明星 《大气科学》 CSCD 北大核心 2006年第4期671-681,共11页

使用中国科学院大气物理研究所(IAP)三十层全球海洋模式(L30T63)研究了CFC-11在全球海洋中的吸收和分布,初步讨论了决定其分布特征的可能因素。该模式采用自由表面结构和Gent-McWilliams中尺度示踪物参数化方案。通过对控制试验得到的CF... 使用中国科学院大气物理研究所(IAP)三十层全球海洋模式(L30T63)研究了CFC-11在全球海洋中的吸收和分布,初步讨论了决定其分布特征的可能因素。该模式采用自由表面结构和Gent-McWilliams中尺度示踪物参数化方案。通过对控制试验得到的CFC-11模拟结果分析可知,CFC-11海表浓度受温度影响显著,其分布形状大致与温度相似,但梯度相反。通量的分布受温度影响很大,且表现出很明显的季节变化特征,如不饱和区一般出现在冬季海区的中层水形成处或者强对流混合存在的区域。另外,对CFC-11的模拟结果与三个大洋的五个断面航测资料做了对比,发现模拟结果与观测资料吻合较好,能比较清楚地反映CFC-11输送与等密度面垂直分布以及环流场的密切关系,如在南大洋50°S以北至35°S以南等密度面的向下加深区是CFC-11的主要贮存区等。与大多数前人的工作相比,该模拟结果较好地反映了CFC-11在南大洋的分布特征。从这些反映出该模式对于大洋十年尺度物质交换与海洋内部输送的模拟是比较准确的。 展开更多

关键词 全球海洋 海洋环流模式 CFC-1 1 Gent-McWilliams参数化

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印度尼西亚贯穿流的年际变化:一个全球变网格海洋模式的初步模拟结果 被引量：6

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作者 王永刚 方国洪 +2 位作者 魏泽勋 陈海英 王新怡 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2005年第2期127-134,共8页

使用1994-2000年NCEP风应力资料驱动全球变网格环流模式,得出印度尼西亚贯穿流(ITF)流量的年际变化时间序列。模拟结果显示:ITF流量的年际变化与太平洋和印度洋的年际变化均有密切联系,在ElNino年流量偏低,在LaNina年流量偏高;ITF流量... 使用1994-2000年NCEP风应力资料驱动全球变网格环流模式,得出印度尼西亚贯穿流(ITF)流量的年际变化时间序列。模拟结果显示:ITF流量的年际变化与太平洋和印度洋的年际变化均有密切联系,在ElNino年流量偏低,在LaNina年流量偏高;ITF流量的年际变化与Nino3区指数呈显著负相关,Nino3区指数超前ITF流量2个月时负相关系数达到最大,为-0.81;与南方涛动指数(SOI)明显呈正相关,SOI超前ITF流量2个月时相关系数达到最大,为0.72;与印度洋偶极子(IOD)指数负相关,IOD指数超前ITF流量3个月时负相关系数达到最大,为-0.74。 展开更多

关键词 印度尼西亚贯穿流 数值模式 年际变化 海洋环流模式

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全球涡分辨率并行海洋模式POP在神威蓝光上的移植和应用 被引量：6

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作者 赵伟 雷晓燕 +2 位作者 陈德训 赵春 宋振亚 《计算机应用与软件》 CSCD 北大核心 2014年第5期42-45,共4页

基于中国自行研制的超大规模并行计算机神威蓝光平台,对海洋环流模式POP进行移植和进一步优化,并进行模式和机器的并行测试。测试结果表明:0.1度分辨率在5 000核以内达到了线性加速比,随着使用线程数目的增多,虽然加速比依然增加,但是... 基于中国自行研制的超大规模并行计算机神威蓝光平台,对海洋环流模式POP进行移植和进一步优化,并进行模式和机器的并行测试。测试结果表明:0.1度分辨率在5 000核以内达到了线性加速比,随着使用线程数目的增多,虽然加速比依然增加,但是加速效率在降低,当线程数目达到24 000的时候加速比出现降低,加速效率只有12.6%;0.05度分辨率可在12 000核以内达到了线性加速比,同样随着线程数目的增多加速在增多但加速效率在降低,当线程数目达到32 000的时候加速比出现降低,加速效率只有25.7%。经过优化后的海洋环流模式POP在神威蓝光并行计算机系统上具有良好的兼容性,并行效率较高,而且具有很强的可扩展性,可用来开展超大规模的并行计算。对测试结果的进一步分析发现,发展并行性良好的线性方程组求解方案、快速高效的计算网络协议等问题是未来发展高分辨率模式中需解决的问题。 展开更多

关键词 神威蓝光 海洋环流模式 加速比

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