doi:  10.3878/j.issn.1006-9895.1805.17284
任意正交曲线坐标系下的海洋模式动力框架的发展与评估

Development and Evaluation of Oceanic Dynamic Framework under Arbitrary Orthogonal Curvilinear Coordinate
摘要点击 529  全文点击 61  投稿时间:2017-11-19  修订日期:2018-03-04
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基金:  国家自然科学基金
中文关键词:  海洋模式 动力框架 有限差分
英文关键词:  Oceanic General Circulation Model, Dynamic Framework, Finite Difference
  
作者中文名作者英文名单位
俞永强俞永强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;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
引用:俞永强.2018.任意正交曲线坐标系下的海洋模式动力框架的发展与评估[J].大气科学
Citation:俞永强.2018.Development and Evaluation of Oceanic Dynamic Framework under Arbitrary Orthogonal Curvilinear Coordinate[J].Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese)
中文摘要:
      本文发展了一个可以适用于任意水平正交曲线坐标系的海洋模式动力框架,并将其应用于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发展的全球气候系统海洋模式LICOM2.0(LASG/IAP Climate system Ocean Model, version2.0)。在经纬网格坐标系下,新的动力框架与LICOM2.0原有的动力框架模拟结果完全一致。基于新的动力框架,海洋模式可采用能够准确描述北冰洋地形的三极网格,克服了LICOM2.0标准版本必须将北极点处理为孤岛的缺陷,从而显著改进模式对于北冰洋环流和北大西洋经圈翻转流函数(AMOC)的模拟能力。与此同时,引进三极网格还可以避免模式网格距随纬度增加急剧减小带来的计算稳定性稳定,在LICOM2.0的三极网格版本中,模式不需要采用任何空间滤波方案仍然能够保证计算的稳定性,从而与LICOM2.0的标准版本相比,极大地提高了模式的并行效率,这一点在当水平分辨率提高到0.1度时表现得尤为明显,海洋模式的并行加速比可以从标准的经纬网格版本的5.8左右提高到三极网格版本的15.0左右。
Abstract:
      本文发展了一个可以适用于任意水平正交曲线坐标系的海洋模式动力框架,并将其应用于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发展的全球气候系统海洋模式LICOM2.0(LASG/IAP Climate system Ocean Model, version2.0)。在经纬网格坐标系下,新的动力框架与LICOM2.0原有的动力框架模拟结果完全一致。基于新的动力框架,海洋模式可采用能够准确描述北冰洋地形的三极网格,克服了LICOM2.0标准版本必须将北极点处理为孤岛的缺陷,从而显著改进模式对于北冰洋环流和北大西洋经圈翻转流函数(AMOC)的模拟能力。与此同时,引进三极网格还可以避免模式网格距随纬度增加急剧减小带来的计算稳定性稳定,在LICOM2.0的三极网格版本中,模式不需要采用任何空间滤波方案仍然能够保证计算的稳定性,从而与LICOM2.0的标准版本相比,极大地提高了模式的并行效率,这一点在当水平分辨率提高到0.1度时表现得尤为明显,海洋模式的并行加速比可以从标准的经纬网格版本的5.8左右提高到三极网格版本的15.0左右。
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