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Solution to the quadratic assignment problem usingsemi-Lagrangian relaxation
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作者 huizhen zhang cesar beltran-royo +2 位作者 bo wang liang ma ziying zhang 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2016年第5期1063-1072,共10页
The semi-Lagrangian relaxation (SLR), a new exactmethod for combinatorial optimization problems with equality constraints,is applied to the quadratic assignment problem (QAP).A dual ascent algorithm with finite co... The semi-Lagrangian relaxation (SLR), a new exactmethod for combinatorial optimization problems with equality constraints,is applied to the quadratic assignment problem (QAP).A dual ascent algorithm with finite convergence is developed forsolving the semi-Lagrangian dual problem associated to the QAP.We perform computational experiments on 30 moderately difficultQAP instances by using the mixed integer programming solvers,Cplex, and SLR+Cplex, respectively. The numerical results notonly further illustrate that the SLR and the developed dual ascentalgorithm can be used to solve the QAP reasonably, but also disclosean interesting fact: comparing with solving the unreducedproblem, the reduced oracle problem cannot be always effectivelysolved by using Cplex in terms of the CPU time. 展开更多
关键词 quadratic assignment problem (QAP) semi-lagrangian relaxation (SLR) Lagrangian relaxation dual ascentalgorithm.
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中国业务数值天气预报自主发展中的理论和方法创新
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作者 沈学顺 苏勇 +8 位作者 李兴良 韩威 杨俊 马占山 刘永柱 张旭 唐杰 陈贤 翁富忠 《气象》 北大核心 2025年第11期1293-1320,共28页
数值天气预报是天气预报业务和防灾减灾的核心科技,是衡量国家气象现代化水平的关键标志。在我国数值天气预报的自主创新历程中,以全球/区域同化预报系统(GRAPES)为核心的全面业务体系的建立,是具有里程碑意义的事件,标志着从技术引进... 数值天气预报是天气预报业务和防灾减灾的核心科技,是衡量国家气象现代化水平的关键标志。在我国数值天气预报的自主创新历程中,以全球/区域同化预报系统(GRAPES)为核心的全面业务体系的建立,是具有里程碑意义的事件,标志着从技术引进到自主创新的重大跨越。本文重点综述了新世纪以来GRAPES发展过程中在核心技术方面取得的原创性成果,主要包括预估-修正的半隐式半拉格朗日时间积分方案、多矩约束有限体积方法、高精度正定保形平流方案、双参数云物理方案、尺度自适应湍流参数化方案、快速辐射传输模式、非静力全球模式的切线和伴随模式、有约束卫星资料偏差订正、FY-4红外高光谱同化算法等方面的自主创新发展。这些突破是基础研究与业务实践紧密结合的成果,全面提升了我国自主研发的数值天气模式的预报性能。 展开更多
关键词 数值天气预报 GRAPES 半隐式半拉格朗日(SISL) 有限体积方法 物理过程参数化 四维变分 卫星资料同化
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中国数值天气预报业务系统70年发展
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作者 张卫民 沈学顺 +10 位作者 曹小群 孙健 吴建平 彭军 宋君强 朱小谦 王建捷 李泽椿 陈德辉 龚建东 赵延来 《气象学报》 北大核心 2025年第3期435-463,共29页
数值天气预报是天气预报业务和防灾减灾的核心科技。中国数值天气预报研究和业务应用一直受到高度重视,在基础理论研究、关键技术突破和业务系统研制方面取得了有广泛国际影响力的研究成果。在回顾中国数值天气预报技术及业务系统发展... 数值天气预报是天气预报业务和防灾减灾的核心科技。中国数值天气预报研究和业务应用一直受到高度重视,在基础理论研究、关键技术突破和业务系统研制方面取得了有广泛国际影响力的研究成果。在回顾中国数值天气预报技术及业务系统发展基础上,重点综述中国自主发展的GRAPES(Global Regional Assimilation and PrEdiction System)和YHGSM(YinHe Global Spectral Model)两大业务预报系统的重要科技进展。GRAPES在模式动力框架、四维变分资料同化、卫星资料同化技术、雷达资料同化应用、集合预报和云物理过程等方面实现了技术突破,建立了无缝隙的、包含确定性预报和集合预报系统的中国气象局数值天气预报业务体系。YHGSM持续走谱模式发展路线,突破了干空气质量守恒全球大气谱模式、集合四维变分资料同化、海-陆-气耦合集合预报等技术,建立了以高分辨率全球中期和月延伸数值预报系统为核心的数值预报体系。军队和地方自主研发的数值天气预报系统是长期坚持既定科学技术方向、学术研究和业务研制紧密结合的结果。 展开更多
关键词 数值天气预报 GRAPES YHGSM 半隐式半拉格朗日平流 格点模式 谱模式 物理过程 卫星资料同化 四维变 分资料同化 集合四维变分资料同化
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强潮河口三维无结构网格盐度数学模型 被引量:7
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作者 王志力 陆永军 左利钦 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2008年第2期43-53,共11页
采用平面无结构网格和垂向直接分层,建立了强潮河口盐度三维斜压力数学模型。无结构网格使模型能够适应河口复杂的边界,并可以根据需要进行局部加密。Casulli的半隐式法离散模型水位梯度和垂项紊动扩散项,克服了水位梯度和垂项紊动扩散... 采用平面无结构网格和垂向直接分层,建立了强潮河口盐度三维斜压力数学模型。无结构网格使模型能够适应河口复杂的边界,并可以根据需要进行局部加密。Casulli的半隐式法离散模型水位梯度和垂项紊动扩散项,克服了水位梯度和垂项紊动扩散对模型稳定性的影响,Semi-Lagrangian法用于模型对流项的离散,使模型具有"无条件"稳定性。采用水池风生流和盐度异重流算例检验了模型,并应用模型模拟了强潮河口(瓯江口)的潮流盐度运动,计算和实测结果进行比较,表明该模型是准确、可靠的。 展开更多
关键词 强潮河口 非结构网格 半隐式格式 semi-lagrangian
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基于半混合欧拉-拉格朗日边界元法不规则波群模拟
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作者 薛文 高志亮 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第4期435-446,共12页
为了实现更能表征真实海浪特征的不规则波群的有效模拟,结合不规则波群理论生成方法,开发基于半混合欧拉-拉格朗日边界元方法的数值波浪水池.首先,分析不同模型参数对数值计算的影响.研究发现,波浪模拟精度随阻尼层长度的增加和时间步... 为了实现更能表征真实海浪特征的不规则波群的有效模拟,结合不规则波群理论生成方法,开发基于半混合欧拉-拉格朗日边界元方法的数值波浪水池.首先,分析不同模型参数对数值计算的影响.研究发现,波浪模拟精度随阻尼层长度的增加和时间步长的减小而提高,适当的源点外移距离、源点分布范围和源点数量能兼顾计算精度和稳定性.然后,基于验证的模型参数对单向不规则波群进行模拟,将数值模拟结果与物理试验结果和理论目标值进行对比,验证数值水池对不规则波群模拟的有效性.结果表明,所开发的数值水池能有效模拟不规则波群的生成和传播. 展开更多
关键词 不规则波群 数值波浪水池 半混合欧拉-拉格朗日算法 边界元法
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南海万山群岛渔船漂移轨迹风漂系数的分段模拟
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作者 王海龙 仉天宇 +5 位作者 张树钦 林汛 杨坚 张丽雯 曹倩 李萌 《广东海洋大学学报》 北大核心 2025年第1期134-141,共8页
【目的】使用分段风漂系数模拟渔船的漂移轨迹,探究模拟预测的准确性,为准确预测渔船的漂流轨迹、提高海上搜救的效率和成功率提供基础。【方法】以南海万山群岛为研究区域,通过571个漂流样本建立AP98模型,并在此基础上进行分段模拟,采... 【目的】使用分段风漂系数模拟渔船的漂移轨迹,探究模拟预测的准确性,为准确预测渔船的漂流轨迹、提高海上搜救的效率和成功率提供基础。【方法】以南海万山群岛为研究区域,通过571个漂流样本建立AP98模型,并在此基础上进行分段模拟,采用风速4、6、8 m/s作为分界线建立不同风漂系数模型,同时建立漂移动力学半解析模型,通过对103个样本4组案例的拉格朗日粒子追踪模拟,对比预测模拟轨迹结果。【结果与结论】AP98模型线性回归结果表明,风速与风致漂移速度(L)和顺风向漂移速度(DWL)的决定系数介于0.200~0.800之间,与侧风向漂移速度(CWL)的决定系数介于0~0.100之间,说明风速与L和DWL之间线性关系明显,与CWL之间的线性关系不明显。不同分段处理的模拟结果表明,在案例1中,4和8 m/s的分段预测结果得到优化;在案例2中,4 m/s的分段预测结果得到优化;在案例3中,4和6 m/s的分段预测结果得到优化;在案例4中,4、6和8 m/s的分段预测结果均得以优化。分段模拟结果相比于未分段普遍有改善趋势,尤以风速4 m/s分段的模拟结果有较为明显的优化趋势,其他分段的模拟结果有好有差。合理选择分段点及确保数据分布的均衡性对提高模拟精度具有重要作用。 展开更多
关键词 渔船 漂流轨迹预测 AP98模型 拉格朗日粒子追踪方法 漂移动力学半解析模型 分段模拟
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GRAPES区域模式水汽平流方案的比较与改进 被引量:24
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作者 陈子通 万齐林 +4 位作者 沈学顺 黄燕燕 张艳霞 张诚忠 丁伟钰 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2010年第1期1-6,共6页
与欧拉显式时间差分方法相比,GRAPES区域模式采用半隐半拉格朗日时间差分方案可增加时间步长且不影响稳定性,而且模式积分可有较高的计算效率和准确性。半拉格朗日法需要用到内插算法来预测下一时刻的值,对于水汽场的内插值来说,常常会... 与欧拉显式时间差分方法相比,GRAPES区域模式采用半隐半拉格朗日时间差分方案可增加时间步长且不影响稳定性,而且模式积分可有较高的计算效率和准确性。半拉格朗日法需要用到内插算法来预测下一时刻的值,对于水汽场的内插值来说,常常会造成预报值的过饱和或者是负值,需要进行特殊处理。比较GRAPES模式的准单调半拉格朗日方案(QMSL)和高精度正定保形方案(PRM),分析模式的降水预报、形势预报,同时初步总结了两方案的优缺点。在参考LCSL(Linear Constraint Semi-Lagarangain)方案的基础上,改进QMSL方案,通过连续试验运行,表明新方案基本稳定可靠,对于降水预报、形势预报有一定的改进,在台风预报试验中也有良好的表现。 展开更多
关键词 区域模式 水汽平流 半隐半拉格朗日
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PRM标量平流方案在GRAPES全球预报系统中的应用 被引量:12
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作者 苏勇 沈学顺 +4 位作者 彭新东 李兴良 伍湘君 张爽 陈贤 《大气科学》 CSCD 北大核心 2013年第6期1309-1325,共17页
如何更好地模拟水物质的分布,对于数值天气预报效果的改进,特别是对于更好地模拟降水过程,具有重要的意义。半拉格朗日模式中的标量平流计算要求做到高精度、守恒、正定和保形,但GRAPES_GFS(Global-Regional Assimilation and PrEdictio... 如何更好地模拟水物质的分布,对于数值天气预报效果的改进,特别是对于更好地模拟降水过程,具有重要的意义。半拉格朗日模式中的标量平流计算要求做到高精度、守恒、正定和保形,但GRAPES_GFS(Global-Regional Assimilation and PrEdiction System,Global Forecast System)中采用的QMSL(Quasi-Monotone Semi-Lagrangian)平流方案在水汽的强梯度、不连续区域计算精度较低,且不能做到严格守恒。本研究借鉴计算流体力学领域的研究进展,将一个基于分段有理函数的物质平流方案PRM(Piecewise Rational Method)引入GRAPES_GFS中,按照通量形式求解水汽方程,并对极区进行了混合等技术处理。通过一系列理想试验对两种平流方案进行了对比,证明了PRM方案精度较高,特别是在水汽梯度大的区域优势明显,频散、耗散误差较小,守恒、保形性也要好于QMSL方案。通过对GRAPES_GFS中批量预报试验效果的检验,验证了PRM方案可以有效地改进模式对水物质分布的模拟,提高了降水的预报效果,对模式综合预报性能的提升也有明显作用。 展开更多
关键词 PRM方案 标量平流 GRAPES全球预报系统 半拉格朗日 质量守恒
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雷达回波外推预报的误差分析 被引量:19
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作者 王改利 赵翠光 +1 位作者 刘黎平 王红艳 《高原气象》 CSCD 北大核心 2013年第3期874-883,共10页
基于天气雷达资料的外推预报是灾害天气临近预报的基础,选取4次强降水过程分析了外推预报的误差。主要分析方法包括3个步骤:(1)采用多尺度回波跟踪方法确定雷达回波的运动场;(2)采用半拉格朗日平流方案对雷达回波进行外推;(3)预报结果... 基于天气雷达资料的外推预报是灾害天气临近预报的基础,选取4次强降水过程分析了外推预报的误差。主要分析方法包括3个步骤:(1)采用多尺度回波跟踪方法确定雷达回波的运动场;(2)采用半拉格朗日平流方案对雷达回波进行外推;(3)预报结果和观测结果进行对比。利用去相关时间方法分析了雷达回波的可预报性,利用预报技巧评分和相对绝对误差对外推预报的误差进行了定量分析。此外,还分析了外推预报的误差与尺度之间的关系,以及外推预报中的不确定因素——回波强度变化和回波运动场变化在预报误差中的相对重要性。这4次强降水过程的误差分析表明,预报误差随预报时效的变化基本上是以指数规律递减的,大尺度的降水系统对应较长的持续性,对于发展演变较快、尺度较小的风暴,其持续性较短。 展开更多
关键词 多尺度回波跟踪 半拉格朗日平流方案 可预报性 预报误差
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GRAPES模式中高精度正定保形物质平流方案的研究Ⅰ:理论方案设计与理想试验 被引量:21
10
作者 沈学顺 王明欢 肖锋 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期1-15,共15页
平流计算的精度对数值模式的结果有着重要影响。如何在半拉格朗日模式中发展高阶精度的标量平流计算方案是提高半拉格朗日数值模式精度的重要问题。文中采用计算流体力学中一个新的高精度正定保形的物质平流方案,通过映射单元格方法将... 平流计算的精度对数值模式的结果有着重要影响。如何在半拉格朗日模式中发展高阶精度的标量平流计算方案是提高半拉格朗日数值模式精度的重要问题。文中采用计算流体力学中一个新的高精度正定保形的物质平流方案,通过映射单元格方法将其与半拉格朗日模式结合起来,既保留了半拉格朗日时间积分方案中积分时间步长大、计算效率高的特点,又发挥新方案高精度正定保形的平流计算优势。该新的标量平流方案是基于分段有理函数的高阶Godunov方案的变形,称之为Piecewise Rational Method(PRM)。此方案简单、实用,易于编程,可保持平流物理量的守恒。通过一维、二维理想试验,并与PPM(Piecewise Parabolic Method)和采用三次插值的半拉格朗日方案试验结果对比分析,表明物质平流方案对于空间变化幅度大的物理量具有较高的平流计算能力。与三次拉格朗日插值相比,物质平流方案的耗散性更小。与PPM方案相比,两者有不少相似之处,平流效果也几乎相当,但物质平流方案中采用的有理函数的保凸特性,且不需要界面值调整,在实现上相对简单。另外,通过将物质平流方案应用到GRAPES模式中的球面坐标系下的理想试验,进一步确认了物质平流方案的优点及在GRAPES模式中的可行性。 展开更多
关键词 平流 半拉格朗日 高精度 正定保形
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改进的光流法在回波外推预报中的应用 被引量:26
11
作者 张蕾 魏鸣 +1 位作者 李南 周生辉 《科学技术与工程》 北大核心 2014年第32期133-137,148,共6页
为了充分利用雷达资料进行强对流天气的临近预报,通过改进的光流法反演风场并对雷达组合反射率因子进行0~1 h的外推预报。为了提高传统光流法外推预报的准确性,采用金字塔分层技术,减小由于回波移速较快造成的反演误差,提高反演风场的... 为了充分利用雷达资料进行强对流天气的临近预报,通过改进的光流法反演风场并对雷达组合反射率因子进行0~1 h的外推预报。为了提高传统光流法外推预报的准确性,采用金字塔分层技术,减小由于回波移速较快造成的反演误差,提高反演风场的计算精度和运算效率;并且采用半拉格朗日外推方案改进外推,保持回波的旋转性,提高回波预报效果。试验及评分结果表明,改进后的光流法改善了强对流天气的预报效果。 展开更多
关键词 临近预报 光流法 金字塔分层技术 半拉格朗日外推方案 强对流天气
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半隐式半拉格朗日动力框架的动能谱分析 被引量:29
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作者 郑永骏 金之雁 陈德辉 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期143-157,共15页
大量的观测事实表明自由大气动能谱与波数之间满足如下关系:在大尺度区域满足E∝k-3关系,过渡到中尺度区域表现为E∝k-5/3关系。数值模式动能谱是测量模式动力框架的耗散的直接度量,而耗散对模式的性能有着重要影响,因此动能谱是研究和... 大量的观测事实表明自由大气动能谱与波数之间满足如下关系:在大尺度区域满足E∝k-3关系,过渡到中尺度区域表现为E∝k-5/3关系。数值模式动能谱是测量模式动力框架的耗散的直接度量,而耗散对模式的性能有着重要影响,因此动能谱是研究和评估模式动力框架的非常规的有效方法。文中使用基于半隐式半拉格朗日动力框架的全球/区域一体化模式GRAPES进行数值模拟试验,然后计算GRAPES模式的动能谱并与实际观测得到的大气动能谱比较,得到GRAPES模式能够很好地复制出实际大气动能谱的分布特征,包括从大尺度区域的E∝k-3关系向中尺度的E∝k-5/3关系的过渡特征。并且发现GRAPES模式存在最大有效时间步长,当时间步长小于最大有效时间步长时,模式动能谱随时间步长增大而逐渐衰减;当时间步长大于最大有效时间步长时,模式动能谱随时间步长增大而虚假增长。同时通过与实际大气动能谱比较,发现模式动能谱在5Δx波长附近开始明显衰减,因此将5Δx波长定义为GRAPES模式的最高有效分辨尺度;当空间分辨率提高与时间步长等相协调时,中小尺度模式动能谱向中小尺度延伸而更接近实际大气动能谱;当空间分辨率提高与时间步长等不相协调时,中小尺度模式动能谱存在较大误差,相应的大尺度模式动能谱亦存在较大误差。此外,时间步长对模式spinup过程有着重要的影响,较小时间步长时,spinup过程能够很好发展出合理的动能谱结构,在物理空间上表现为模式能够在spinup时间内生成和发展出合理的中小尺度系统;而较大时间步长时,spinup过程很难发展出合理的动能谱结构,在物理空间上表现为模式未能在spinup时间内生成和发展出合理的中小尺度系统。最后,GRAPES模式动能谱与WRF模式动能谱具有一致性,GRAPES全球中期模式能够完美地模拟出大尺度的E∝k-3动能谱特征。综上所述,本文通过研究GRAPES模式动力框架的动能谱得到了一些有意义的结果,为进一步研究、完善、优化和应用模式提供了科学的指导,可见动能谱是评估模式动力框架的有效方法。 展开更多
关键词 动能谱 GRAPES模式 半拉格朗日动力框架 最高有效分辨尺度 最大有效时间步长 中小尺度 SPIN up
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一种基于半拉格朗日的液体实时仿真方法 被引量:7
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作者 邹玲 齐越 赵沁平 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第10期2419-2431,共13页
近些年,在计算机图形学与虚拟现实技术领域中,自然现象的模拟得到了广泛的关注和研究.如何快速且逼真地模拟自然现象,是此类研究的目的.以液体表面作为研究对象,总结了关于液体模拟近年来的部分研究成果;针对三维液体的复杂流体状态,提... 近些年,在计算机图形学与虚拟现实技术领域中,自然现象的模拟得到了广泛的关注和研究.如何快速且逼真地模拟自然现象,是此类研究的目的.以液体表面作为研究对象,总结了关于液体模拟近年来的部分研究成果;针对三维液体的复杂流体状态,提出了一种基于半拉格朗日的液体实时仿真方法,并对仿真结果进行了表面构建.该方法首先将Navier-Stokes方程离散化,并通过求解构造的Poisson方程得到每一时间步长的数值解,进而精确驱动粒子运动以构建真实液体表面;之后,利用液体表面追踪及Marching Cubes表面重建,生成了真实的液体表面模型.实验结果表明,该仿真方法不但在运算过程中遵循经典的流体力学方程,从而保证了结果的真实性,并且运算速度快且能取得较好的视觉效果.在计算机游戏、电影制作以及医学等领域的仿真,均有广泛的应用前景. 展开更多
关键词 液体仿真 纳维 斯托克斯方程 半拉格朗日法 自然现象模拟 实时
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GRAPES模式中高精度正定保形物质平流方案的研究Ⅱ:连续实际预报试验 被引量:9
14
作者 王明欢 沈学顺 肖锋 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期16-25,共10页
针对半隐式半拉格朗日数值预报模式GRAPES,研究发展了与之相适合的高精度正定保形的物质平流方案——分段有理函数法(PRM,Piecewise Rational Method)。文中在进行理想试验验证该方案简单、实用、易于编程对于空间变化幅度大的物理量具... 针对半隐式半拉格朗日数值预报模式GRAPES,研究发展了与之相适合的高精度正定保形的物质平流方案——分段有理函数法(PRM,Piecewise Rational Method)。文中在进行理想试验验证该方案简单、实用、易于编程对于空间变化幅度大的物理量具有较高的平流计算能力且在GRAPES模式中具有可行性的基础上,对2005年7月连续1个月的24小时降水进行实际预报试验。通过细致的个例分析、月平均比较以及TS评分计算,PRM方案实际预报结果与GRAPES模式中原来采用的水物质平流方案预报的主要雨带的分布、走向相一致,但对大雨以上量级的降水预报具有明显优势,对网格尺度的降水的影响比较敏感,进一步验证了高精度正定保形方案对实际降水预报的改进效果,表明该方案对于改进GRAPES模式大到暴雨预报能力具有较大的潜力。PRM平流方案较GRAPES原来采用的准单调正定保形的平流方案能够更加合理地计算水物质场的输送,尤其是能够很好地反映出梅雨季东亚大气下层水汽水平梯度大以及沿梅雨锋水汽的小尺度变率较大的特点描写。 展开更多
关键词 平流 半拉格朗日 高精度 正定保形 PRM 降水预报 暴雨
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半隐式半拉格朗日平方守恒计算格式的构造 被引量:12
15
作者 陈嘉滨 季仲贞 《大气科学》 CSCD 北大核心 2004年第4期527-535,共9页
在显式半拉格朗日完全平方守恒格式基础上 ,构造出半隐式半拉格朗日完全平方守恒计算格式 ,它继承了显式半拉格朗日完全平方守恒格式的优点 ,并突破计算不稳定柯朗条件对时间步长的约束 ,使时间步长大为增长。此外 。
关键词 半隐式半拉格朗日格式 平方守恒 数值积分 误差 天气预报
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质量守恒的订正算法在GRAPES_GFS中的应用 被引量:6
16
作者 苏勇 沈学顺 张倩 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2016年第6期666-675,共10页
如何在长时间积分的过程中保证模式大气的质量守恒是数值模式动力框架面临的基本问题之一,对于半拉格朗日动力框架来说,在理论上要满足质量守恒面临着诸多的困难,质量订正方案不失为一种简单可行的选择。中国气象局数值预报中心的GRAPES... 如何在长时间积分的过程中保证模式大气的质量守恒是数值模式动力框架面临的基本问题之一,对于半拉格朗日动力框架来说,在理论上要满足质量守恒面临着诸多的困难,质量订正方案不失为一种简单可行的选择。中国气象局数值预报中心的GRAPES_GFS(Global-Regional Assimilation and PrEdiction System,Global Forecast System)在长时间积分过程中质量损失问题较为明显,该研究工作借鉴C^CAM(Climate-CommunityAtmosphere Model)中对地面气压进行订正控制模式质量守恒的思路,在GRAPES_GFS中开发了一种对每个网格内的质量按照不同权重系数进行调整、控制模式大气总质量守恒的算法。经过一系列的试验,验证了该方法在GRAPES_GFS中的可行性,在保证模式质量守恒的情况下可有效减小高度场的预报偏差,缓解模式预报结果中天气系统偏弱的问题,在实际业务预报中有一定应用价值。 展开更多
关键词 GRAPES_GFS 质量守恒 半拉格朗日
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全球中期模式升级关键技术研发和预报试验 被引量:8
17
作者 陈起英 管成功 +3 位作者 姚明明 佟华 Mariano Hortal 李泽椿 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第4期478-492,共15页
随着模式分辨率的提高,对地形、海陆分布的描述更加精确,从而对天气和次天气尺度动力学的刻画也更准确,但计算需求和存贮量也将有比较明显的增加。因此,在模式分辨率提高的同时尽可能减少计算和存储量是模式发展的重要方面。文中采用规... 随着模式分辨率的提高,对地形、海陆分布的描述更加精确,从而对天气和次天气尺度动力学的刻画也更准确,但计算需求和存贮量也将有比较明显的增加。因此,在模式分辨率提高的同时尽可能减少计算和存储量是模式发展的重要方面。文中采用规约线性格点,在高斯格点数和格点分布不变的情况下,把国家气象中心业务全球谱模式的水平分辨率由T213提高到TL319,从而使全球谱模式的计算有效率增加了2.25倍;实现了稳定外插两个时间层的半拉格朗日方案,解决了传统的半拉格朗日方案在计算轨迹中点的速度和发展方程的非线性项时,采用时间的线性外插带来的计算噪音,提高了模式积分的稳定性,从而使模式的积分时间步长从900 s增加到1200 s;在这两个关键技术实现的基础上,实现了TL319模式与业务OI同化方案的耦合,进行了连续1年的滚动试验,并对降水预报和500 hPa形势场预报进行了统计学检验,与现行全球中期业务模式的预报也进行了对比分析。分析结果表明,提高模式谱分辨率后,模式的动力过程保持合理稳定,对东亚地区500 hPa位势高度场的预报性能有所改进,对中雨和大雨量级的降水预报在大部分时效也都有改进,但是小雨预报TS评分略有下降。另外对冬、夏季的两次降水过程的天气学分析表明,TL319L31对天气过程的描绘比T213L31也有一定提高。 展开更多
关键词 TL319全球谱模式 稳定外插 两个时间层 半拉格朗日方案 线性高斯格点
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半拉格朗日平方守恒计算格式的研究 被引量:11
18
作者 陈嘉滨 季仲贞 《大气科学》 CSCD 北大核心 2001年第6期837-846,共10页
作者研究了一种新的显式平方守恒的半拉格朗日计算格式。该格式是欧拉空间平方守恒格式在半拉格朗日空间的推广和发展,并采用了守恒插值方法。此外。
关键词 半拉格朗日计算格式 完全能量守恒 守恒插值方法 数值天气预报
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非静力中尺度模式的现状及发展趋势 被引量:3
19
作者 杨学胜 陈德辉 +1 位作者 张红亮 胡江林 《气象》 CSCD 北大核心 2004年第1期3-7,共5页
随着高性能计算机与大气探测技术的发展 ,使得非静力中尺度数值预报模式的业务化成为可能 ,世界上主要的气象中心最近几年纷纷发展非静力中尺度模式 ,并取得了重要进展 ,这其中尤以英国气象局新发展的非静力通用模式最为突出。基于此 ,... 随着高性能计算机与大气探测技术的发展 ,使得非静力中尺度数值预报模式的业务化成为可能 ,世界上主要的气象中心最近几年纷纷发展非静力中尺度模式 ,并取得了重要进展 ,这其中尤以英国气象局新发展的非静力通用模式最为突出。基于此 ,介绍了近年来国际上发达国家的非静力中尺度预报模式的现状及发展方向 。 展开更多
关键词 非静力 中尺度模式 半隐式半拉格朗日方案 数值预报
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二阶精度半隐式半拉格朗日轨迹计算和时间积分方案在GRAPES区域模式中的应用 被引量:5
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作者 张旭 黄伟 陈葆德 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期557-565,共9页
将两时间层稳定外插方案(Stable Extrapolation Two-Time-Level Scheme,SETTLS)引入GRAPES区域模式,并将其用于上游点和非线性项的时间外插计算。对线性项采用二阶精度的非中央权重时间平均,并取等温参考大气的温度大于实际大气平均温度... 将两时间层稳定外插方案(Stable Extrapolation Two-Time-Level Scheme,SETTLS)引入GRAPES区域模式,并将其用于上游点和非线性项的时间外插计算。对线性项采用二阶精度的非中央权重时间平均,并取等温参考大气的温度大于实际大气平均温度,以保证半隐式积分方案的稳定性。原GRAPES时间积分方案对线性项做一阶非中央权重时间平均,对参考大气的选择并无限制,而为保证稳定性,须取较大的非中央权重系数,但非中央权重系数会对低波数波动产生较强的衰减作用。理想试验结果表明,相比原GRAPES半隐式半拉格朗日(SISL)时间积分方案,新SISL时间积分方案计算稳定且对波动的衰减作用较弱。 展开更多
关键词 两时间层稳定外插方案(SETTLS) 半隐式半拉格朗日(SISL)时间积分 上游点计算 衰减作用 参考大气温度
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