一、分块地形坐标大气环流模式动力框架及其积分结果分析（论文文献综述）
许莉萍[1]（2016）在《人工湖泊水质演变规律及水环境调控研究》文中研究说明近年来,城市人工湖泊受到持续不断的关注。人工湖泊的景观功能和水体自净能力常常受与水质和水体交换能力相关的水环境问题的影响。同生物化学过程协同作用,水体交换是一种决定污染物终极归宿的物理过程。对流输运和稀释扩散作用为污染物与外来水之间的水体交换提供了驱动力,使水体中污染物浓度得以降低,水质得以变好。为了改善湖泊水环境,常常采用水环境调控等一系列方法将清水输送到人工湖泊,通过水体交换将污染物稀释并排出湖区。掌握人工湖泊的水质演变规律,并定量地研究其水体交换能力和污染物输运扩散规律具有重要意义。本文以某人工湖为背景,建立了水动力和水质数学模型,探讨了人工湖长期静置下的水质演变规律,研究了水环境调控作用下的水体交换特性,研究了人工湖的水体输运时间和污染物输运扩散规律。（1）详细地介绍了环境流体力学程序EFDC,以某人工湖为背景建立了水动力水质数学模型,给出了模型的主要参数设置,比较了实测数据和模拟值的吻合程度来进行模型的校核与验证,证明了该模型的可靠性和有效性。（2）研究了人工湖长期静置时的水质演变规律,分析了多年平均和典型年气象条件的影响,归纳了人工湖泊长期静置时水质变化的规律。（3）在以往研究中仅以流场或水质组分浓度变化为衡量指标的基础上,本文增加了水体置换率和水体更新路径等方法,分析了水环境调控对人工湖泊水体交换能力的影响。水体置换率随引水流量和时间的增大而升高且趋于稳定,但当引水流量增大至最大设计值的一半时,其增幅不再显着。调控作用可显着提高人工湖的水体交换能力。（4）基于以往常见于海湾水体交换研究中的水体输运时间概念,本文拓展了其在人工湖泊的应用范围,研究了水环境调控下人工湖的更新时间、水龄、滞留时间等指标。湖内死水区域的更新时间较大,水龄分布具有时空变异性,调控作用能有效地降低滞留时间数值。（5）本文改进并提出了适用于人工湖泊连通性概念的计算方法,研究了湖内各区域的污染物输运扩散规律,加深了对人工湖泊物质输运过程及时空变化上的认识和理解,可为湖泊管理者确定污染源的影响范围和水质管理提供实用的数据支持。
王瑞春[2]（2015）在《全球变分资料同化中动力平衡约束方案的设计与应用》文中认为在变分资料同化框架的科学设计中,采用合理的动力平衡约束方案将不同分析变量联系到一起,对于保证分析场的平衡、提高观测使用效率、改善极小化问题的性状均有着十分重要的作用。我国自主研发的全球GRAPES变分资料同化（GRAPES-Var）框架在动力平衡约束方案设计中仍存在较多问题,阻碍了GRAPES整体同化、预报性能的提升。为此,展开动力平衡约束方案设计的研究,并将结果应用到GRAPES-Var中去具有重要的科学与现实意义。在变分资料同化框架中,常采用根据准地转理论简化得到的线性（或非线性）平衡方程来约束变量间的协同变化。这些平衡方程在全球变分框架中应用时存在两个突出问题：一方面,为保证计算效率,常用的平衡方程都是二维逐层求解,未充分考虑大气的垂直连续性,容易造成相邻层次上变量分析的不连续；另一方面,这些平衡方程在热带地区并不适用,会造成虚假平衡。本文依托GRAPES系统,针对这两个突出问题展开研究,并寻找合理的解决方案,主要内容和结论总结如下：1为克服逐层求解动力平衡约束的不足,本文在GRAPES-Var中引入了统计气候态平衡约束——整层统计方案。该方案考虑了不同层次上变量之间的相关,利用统计得到的平衡约束算子由整层旋转风求解每一层上的平衡质量场。结果表明：（1）整层统计方案改善了相邻层次上质量场分析的连续性,减小了数字滤波初始化对温度分析场的调整,提高了温度分析效果。（2）整层统计方案对温度预报也有明显改进,特别是在对流层中下层地区,其改进效果在冬、夏两个代表月的检验中表现一致。2基于GRAPES全球模式的短期预报误差样本,利用赤道波动正规模态研究了热带地区的风压场平衡特征,并根据这些特征分析了线性平衡方程（LBE）在该区域应用时存在的问题。结果表明：（1）在可解释的误差方差中,赤道罗斯贝波（ER）占比仅为30-55%,其它赤道波动的作用不可忽视。（2）在ER模态基础上引入其它赤道波动会大幅削弱原有风、压场平衡约束,重力惯性波与Kelvin波的作用最为显着。此时,对流层中层的风压场约束变得很弱,而平流层低层的风压场平衡特征由Kelvin波主导。（3）LBE主要表达了ER模态下的风、压场平衡特征,与实际情形相比高估了热带风、压场的耦合程度,进一步的改进中需削弱这一虚假平衡,使得热带风、压场分析变得更加独立。3为避免单纯使用LBE在热带地区出现的虚假平衡问题,也为进一步提高统计气候态约束的稳健程度,并保证方案的可扩展性,基于LBE和整层统计方案构造了动力与统计混合平衡约束方案。混合方案在逐层求解LBE的基础上增加垂直方向的统计约束。结果表明：（1）混合方案可以更好的保证独立分析变量间不相关的基本要求,避免虚假平衡对预报误差协方差矩阵构造的影响。（2）混合方案成功实现了热带风、压场分析的解耦,使得风压场间的联系与基于赤道波动的理论分析结果相近。（3）混合方案显着提高了热带地区风场的同化、预报效果,虚假平衡造成的风场异常被基本消除。（4）由于垂直方向统计约束的存在,混合方案在求解平衡气压时也间接使用了所有层次上的旋转风,因而对温度分析也有明显改进。4在解决温度分析锯齿状分布以及虚假平衡等问题之后,本文基于新的平衡约束方案,进行直接同化探空温度（以气压为坐标）的数值试验,替代原有同化探空气压（以位势高度为坐标）的方案,避免误差来源复杂的非直接观测变量——位势高度的使用。数值试验结果表明：与同化探空气压相比,同化探空温度总体表现出了中性偏正的效果,特别是在探空观测密集的东亚和北半球地区,各项评分表现出了较为一致的正效果。5在前面研究的基础上,本文还就变分框架中动力平衡约束方案相关的问题进行了探讨：（1）整层统计方案在区域GRAPES-Var中也有良好的应用前景,可以避免原有方案在近地面受地形和外插影响出现的分析异常；（2）采用统计方案可以直接构建温度和风场间的动力平衡约束,为在GRAPES-Var中选择（T,ps）作为质量场分析变量提供了可能；（3）对于近年来变分框架研究的新热点——hybrid变分框架而言,动力平衡约束仍然起着十分重要的作用。通过本文研究,进一步加深了对热带地区风压场平衡特征的认识,填补了GRAPES-Var在利用统计方法构造动力平衡约束方面的空白,提高了系统的同化、预报效果。由于混合方案各项性能较优,目前已成为全球GRAPES-Var准业务系统的实际使用方案。
纪鹏波[3]（2015）在《基于i4Ocean2.0的海洋仿真与三维流场可视化应用研究》文中研究表明随着“21世纪海上丝绸之路”规划和海洋强国战略的提出,海洋作为地球生命的起源和摇篮,是人类生存的重要依赖与可持续发展的重要空间,也是拉动国家科技、经济建设的重要引擎。面对激烈的海洋竞争,合理的开发利用海洋、系统科学的管理海洋成为重要议题。海洋资源开发管理、海洋生态环境保护、海洋灾害预警决策、海洋大气环境科学研究、海洋公益服务都需要海洋信息系统的支持。目前海洋信息化建设取得了明显的进展,但仍然面临一些问题,主要表现为：全球海洋虚拟仿真与可视化基础应用平台建设不够；对海洋数据存储、共享、处理和分析手段不能有效应用推广,数据处理与信息挖掘能力弱；针对海洋数据和海洋过程的分析应用和多维动态可视化表达能力薄弱等。正是这些问题的存在,导致目前的海洋信息平台不能很好地满足海洋科学研究、资源管理和预警决策的需要。围绕海洋虚拟仿真和海洋大气数据科学可视化需求,本文设计了基于图形化渲染加速和层级数据调度的虚拟现实与可视化平台,能够更好地支持海洋虚拟仿真与科学可视化综合分析应用。以海洋环境虚拟仿真和三维流场数据可视化为例,详细介绍了i40cean2.0架构对海洋应用的支持作用。针对海洋数据的时空特性,提出了海洋时空模型层级结构,可以同时支持有时空特性的海洋三维标量场数据和矢量场数据的可视化分析。为了更好地支持海洋作业仿真、海洋竞技仿真、海洋环境仿真等需求,本文设计了支持主流第三方建模软件制作的虚拟现实模型的存储结构,可以支持包括静态、动态模型的实时渲染和行为仿真,并提供地理信息数据的同步渲染。三维流场数据实时动态可视化是当前海洋数据分析与可视化的难点,本文分别针对海洋流场规则数据和不规则数据提出三维流线可视化生成和绘制方法。本文的创新性工作主要包括如下内容：（1）虚拟现实与可视化平台研发本文设计了一款海洋虚拟现实与可视化应用平台,提出并实践了一套在对海洋环境中海面、水体、生物、水中特效、海底模型、海底地形等各可见要素进行三维虚拟,对海洋流场、海面风场、海表面温度、海表面盐度等非可见的重要海洋信息进行多角度多方式动态可视化的原型系统。使用自主研发的基于GPU编程的渲染引擎来进行各种可视化效果的加速渲染,使用了规范的特效管理方法来管理各种可视化特效,从而有助于三维虚拟现实技术和可视化技术在海洋环境分析与科学研究中发挥更好的作用。基于球体地理信息框架,通过海洋时空数据层级组织和调度策略,建立了面向海洋时空和特征分析的多源、异构海洋信息、集成、共享与分析数字海洋平台,为海洋工作人员提供一个科学有效、便捷直观的三维虚拟环境和可视化分析与展示工具。（2）流场数据三维流线动态可视化在海洋可视化领域中,流场数据的三维动态可视化是一个研究难点。本文以SODA数据和POM模式数据为研究对象,分别对规则流场数据和不规则流场数据的三维流线可视化进行了研究。针对规则海洋流场数据,提出了基于粒子追踪和GPU加速的实时动态流线生成和绘制算法,解决了多维海洋时空数据的实时绘制难题；针对不规则海洋数据,提出一种基于四面体的三维流线生成技术,对该类数据的流线可视化提出一种解决方案。采用基于最大连通区域的种子点生成算法和龙格库塔积分算法,实现了多分辨率流线的动态绘制。为了提升可视化感知度,本文还设计了基于视点的流线外观自适应算法和透明度策略,并将海洋标量信息与矢量方向共同附着在流线上,实现海洋流场数据的定量时空透明表达。（3）虚拟海洋场景交互仿真在海洋虚拟现实仿真应用中,虚拟场景的实时性与逼真度是两个重要的需求。本文无缝融合了陆地景观与海洋场景,在保证较高渲染效率的同时实现了具有高逼真度的海洋场景及特效。采用场景树组织与基于块的内外存调度策略,结合GPU加速渲染技术,对虚拟海洋仿真过程中的海面网格建模、海浪波动、海面光学现象等多项虚拟仿真过程进行了交互设计,通过修改模型属性参数改变场景渲染特效,能广泛应用于各种海洋领域的虚拟交互仿真。
高亮[4]（2012）在《内陆强风特性的现场实测与模拟》文中研究说明内陆强风区别于东南沿海台风，具有明显的季节特性，内陆强风尤以西部地区强风最为明显。西部地区为山岭重丘区，地势起伏大，河谷幽深，山谷风盛行。复杂的地形对风速影响极大，风向、风速时空差异明显，内陆风工程研究所在区域的地质地理条件和周围环境极为复杂。随着西部大开发建设需求的增加，相应研究资料的缺乏逐渐明显。因此，系统深入的研究内陆强风特性对山区桥梁、建筑等结构的建设及正常使用具有重要意义。本文主要工作内容如下：（1）全面比较了内陆强风和台风，指出了二者在风参数方面的异同。总结了内陆强风环境的特点和研究现状，说明了山区风环境研究的必要性。（2）选取了阿拉山口、达坂城、额尔齐斯河河谷三处典型强风区，开展了为期两年的现场风观测，采集到现场风速资料，利用实测风速数据统计分析了三处典型地区的风特性参数，得到了实测的风场分布特点和规律。（3）针对所选择的三处典型地区，选择合适的缩尺比制作地形模型，首次利用测压排管高效率的测试，完成了对多个风向角、多个测点、多种风场的风洞试验测试，得到了试验风场分布特点和规律。并与实测结果进行了对比，得到风洞试验与现场实测之间的差别与规律。（4）基于“数值风洞”模拟技术对应风洞试验工况进行了数值模拟研究，得到了各测点处风速剖面和湍流强度的分布规律，并将计算结果和风洞试验数据进行了对比分析，总结了风速、湍流度沿高度的变化规律。（5）结合现场实测、风洞试验、数值模拟三种方法对内陆强风特性进行了对比研究，总结了风特性研究的三种途径的局限性和适用性，为内陆强风特性的研究提供了参考。
徐腾飞[5]（2014）在《印尼贯穿流在热带印太气候季节到年际变化中的作用》文中指出印尼贯穿流（Indonesia Throughflow，ITF）是全球唯一的低纬洋间流，是大洋热盐环流的重要组成部分，其在热带甚至全球气候系统的变化中起着重要的作用。本文将主要关注于ITF平均态及其季节与年际变化在热带印太气候变化中的作用。具体分为如下两个部分。第一部分使用统计分析，评估CMIP5气候耦合模式在模拟热带印度洋—太平洋之间滞后遥相关关系的技能和缺陷。最近的研究和表明，ITF的年际变化是影响热带太平洋和印度洋气候变化的重要海洋信号通道。对观测资料的滞后相关分析显示，自上世纪90年代以来，印度洋偶极子（Indian Ocean Dipole， IOD）事件和滞后一年太平洋ENSO事件之间具有显着的遥相关关系，这表明IOD异常可以作为有效的预报因子，使得ENSO的模拟及预报时效达到一年以上。在分析了由CMIP5提供的FGOALS-g2气候耦合模式长期历史模拟（historical simulation）资料中热带印太海盆海洋及大气异常的滞后相关关系的基础上，发现FGOALS-g2气候耦合模式较好的体现了观测的海洋通道动力过程，但是与观测相对比，该耦合模式模拟的大气桥过程存在重大缺陷。这一缺陷削弱了热带东南印度洋秋季SSTA与次年秋季赤道太平洋冷舌SSTA之间的显着相关关系，从而降低了FGOALS-g2对ENSO的模拟和预报能力。进一步的分析发现，在观测中，热带印度洋IOD异常和热带太平洋ENSO异常之间滞后一年的遥相关关系存在13年左右的年代际振荡；并且在这种年代际振荡关系中，热带东南印度洋秋季海表温度异常（Sea Surface TemperatureAnomalies，SSTA）与次年秋季Ni o3.4指数之间的相关，和赤道西太平洋秋季表面纬向风异常（Surface Zonal Wind Anomalies，SZWA）与次年秋季Ni o3.4指数之间的相关呈现交替出现显着相关关系的现象，即海洋通道和大气桥过程之间呈反位相变化。本文选择了23个CMIP5气候耦合模式，分析了其长期历史模拟结果，对这些气候耦合模式模拟IOD-ENSO滞后一年遥相关关系的能力进行了评估。其中，正位相期间（热带东南印度洋秋季SSTA与次年秋季Ni o3.4为显着正相关）的合成分析表明，大部分CMIP5气候耦合模式均能够较好的模拟热带印度洋海洋异常和热带太平洋ENSO异常之间滞后一年的相关关系；但是在负位相期间（热带东南印度洋秋季SSTA与次年秋季Ni o3.4之间的相关很弱或为负），合成分析表明，大部分CMIP5气候耦合模式不能模拟观测中赤道西太平洋秋季SZWA与次年秋季赤道太平洋冷舌SSTA之间的显着正相关关系。通过这些评估分析，我们判断，多数CMIP5气候耦合模式在模拟热带印度洋—太平洋之间滞后遥相关关系的年代际振荡方面存在缺陷，这主要体现为对大气桥过程模拟的不足，包括正位相期间赤道西太平洋秋季SZWA与次年秋季冷舌SSTA/SSHA之间的虚假显着相关关系，以及负位相期间，赤道西太平洋秋季SZWA与滞后一年的太平洋ENSO之间不存在显着的遥相关关系。第二部分通过数值实验，研究ITF平均态、季节和年际变化对热带印太气候的影响。已有研究证实，ITF的存在对热带印太海温分布及气候年际变化有着显着地影响，但是这些研究都是通过封闭印尼海地形的数值实验方法完成的。ITF封闭后的海洋平均态发生变化，因此无法研究ITF的季节和年际变化在热带印太气候系统中的作用。本文利用两层半约化重力海洋模式与大气环流模式相耦合，采用ITF松弛的数值实验方法，在控制实验（CTRL）的基础上，将ITF分别松弛至零（EXP1），CTRL年平均（EXP2）和CTRL月平均气候态（EXP3），讨论了ITF平均态以及季节和年际变化对热带印太气候的影响。EXP2与EXP1之差即代表ITF平均态对热带印太气候的影响。结果发现，ITF输送大幅减弱的情况下，赤道太平洋SST升高，赤道外西太平洋SST降低；由于ITF所输送的西太平洋向印度洋的暖水大幅减少，东印度洋SST下降。此外，ITF大幅减弱后，赤道太平洋温跃层纬向梯度减小，大气Walker环流减弱，西太平洋暖池热量蓄积时间因此增加，导致热带太平洋气候年际振荡周期变长。EXP3与EXP2之差即代表了ITF季节变化对热带印太气候变化产生的影响。结果显示，ITF的季节变化赤道东印度洋和西太平洋分别产生季节性温跃层异常，激发印度洋赤道外Rossby波西传，以及太平洋赤道Kelvin波东传，并在大洋边界处反射。在赤道太平洋，赤道Kelvin波和赤道外Rossby波（由Kelvin波在东边界反射形成）引起赤道中太平洋纬向平流异常，驱动西太平洋暖池东边界纬向运移，影响赤道中太平洋SST的季节变化。CTRL与EXP3之差即代表了ITF年际异常所产生的影响。结果显示，ITF的年际变化在赤道印度洋和太平洋分别产生温跃层年际异常信号，激发热带印度洋和太平洋的赤道波动，在赤道太平洋，通过平流—反射过程，影响赤道太平洋气候年际变化。海气耦合数值实验证明，ITF的变化影响热带印太温跃层变化以及纬向平流输送，进而影响热带印太气候平均态、季节变化和年际变化。正确模拟ITF及其海洋信号通道机制是提高对热带印太气候变化模拟能力的必要前提，也是增强对热带印太气候变化理解的重要途径。
李超[6]（2012）在《地形追随坐标设计及计算误差分析与应用模拟试验》文中提出随着数值预报模式分辨率的提高，模式地形的坡度会越来越陡峭。模式采用的地形追随坐标所引起的气压梯度力计算误差和质量平流计算误差也来越大，这是精细化数值预报模式发展所面临的突出问题。本文尝试分析研究的问题是如何改进传统的地形高度追随坐标的设计，提高数值预报模式对复杂陡峭地形的处理能力。本文通过平滑高层坐标面的地形影响来减少气压梯度力计算误差和质量平流计算误差。平滑的方法是在垂直坐标形式中将相对坐标面高度和地形影响分离，通过控制地形影响项的系数来调整坐标面上的地形作用，这个系数即是垂直坐标面的衰减系数―b‖，同时也会引起坐标转换的J b项的相应变化。文中采用通用的地形高度追随坐标的形式，对Gal-Chen&Somerville（简称―Gal.C.S‖坐标）、SLEVE等几种典型的高度地形追随坐标进行了气压梯度力误差计算和二维质量平流计算试验，并与一种新提出的高度地形追随坐标—三角函数坐标（简称―COS‖坐标）进行比较。从气压梯度力计算误差分析结果来看，与Gal.C.S坐标相比，SLEVE1单尺度平缓坐标、SLEVE2双尺度平缓坐标和―COS‖坐标在减小气压梯度力计算误差上有不同程度的改进，SLEVE2双尺度平缓坐标和―COS‖坐标比其它两种坐标更具优势。在高层，―COS‖坐标的坐标面平直，计算误差几乎减小为零；在底层，由于―COS‖坐标坐标面衰减速度随高度先慢后快，使得SLEVE2双尺度平缓坐标的误差相比更小一些。二维质量平流计算试验也有类似的结果，与无地形的参考试验结果相比较，―COS‖坐标的质量输送计算误差最小，在所试验四种坐标中最具优势；且临界衰减高度越低，高层的计算误差越小，临界衰减高度受到最大地形高度的约束。模式模拟过程中，实际地形状况以及各种物理过程与动力框架耦合情况都比较复杂。理想试验中几种性质良好的新坐标能否在实际模式运用中依然体现出良好的性质呢？文中将通用的坐标形式应用到GRAPESMeso模式大气运动方程中，重新推导基本方程以及推导结果显示，基本方程和各物理量中与垂直坐标有关的项均引入了衰减系数―‖或Jocabian坐标转换项。在修改后的模式中，针对各种坐标进行个例模拟试验和全国区域月连续试验。2011-8-4降水个例24小时模拟试验结果显示，与Gal.C.S坐标相比，SLEVE1坐标和―COS‖坐标的位温场、风场的剖面图中等值线上的小尺度扰动得到平滑，高层坐标面上的地形作用带来的虚假垂直速度减小，降水等要素场分布与实况更加接近。文中仅选取Gal.C.S坐标、SLEVE1单尺度平缓坐标和―COS‖坐标进行月连续试验试验。2011-9月连续试验24小时和48小时逐日模拟结果显示：SLEVE1坐标的48小时预报月降水总量比其他两种坐标小，更接近实况；比较三种坐标在500hPa、250hPa和100hPa上高度场与分析场的差值、纬向风场与分析场的差值，SLEVE1坐标的差值最小，在100hPa上―COS‖坐标比SLEVE1坐标差值小；比较三种坐标在1000hPa、850hPa、500hPa、250hPa和100hPa各物理量的均方根误差和距平相关系数，SLEVE1坐标均方根误差最小，相关系数最大；100hPa上，―COS‖坐标比SLEVE1坐标误差稍具优势。
李文庆[7]（2011）在《VV-Ocean海洋环境仿真与海洋数据动态可视化系统的研究与实现》文中研究指明随着“数字海洋”一步步地深入研究,人们亟需采用先进的计算机虚拟现实与可视化手段给参与者提供逼真的感受,并直观地揭示海洋信息中隐藏的各种规律。本文基于VC++、OpenGL和GPU创建海洋水体3D渲染引擎,综合对海洋环境中地形、水体及模型等各种可见要素进行3D虚拟,同时研究各种真实的海洋监测和遥感数据在虚拟环境中进行可视化的方法,在此基础上研发实现面向海洋的虚拟现实与可视化系统—VV-Ocean（Ocean Oriented Virtual Reality and Visualization System）。在空间上,VV-Ocean可以实现城市、极地和全球范围的虚拟环境表达和交互性地理信息空间分析与可视化展示。论文的主要内容如下:（1）海陆地形的数据组织与绘制研究本文以多尺度地形绘制的研究为基础。针对局部小范围平面地形渲染,本文对传统的四叉树方法和最新的Geometry Clipmap方法进行分析比较与选择。针对南北两极区域以及全球性区域分别提出了数据重采样与坐标变换算法,采用Geometry Clipmap的手段取得了很好的效果和效率,同时能方便地进行地形坐标查询和交互漫游。（2）海洋环境的高逼真度实时渲染研究本文研究的核心是虚拟海洋环境的渲染。通过顶点纹理、法线纹理、反射纹理、刻蚀纹理和GPU像素着色编程实现仿真水面、反射折射光照、实时反射倒影、刻蚀叠加等水上及水下动态渲染效果;利用三维建模、透明贴图、粒子系统等方法模拟海底空间效果,对光线、雾效、气泡等进行实时渲染;同时,对虚拟鱼类进行路径规划和避障处理,最终构造一个丰富逼真的海洋环境。（3）虚拟海洋环境中真实数据的多维动态可视化研究数据是分析、研究、预测各种海洋属性与现象的基础。本论文的研究特色在于将海洋三维虚拟场景与数据可视化集成到一起,按需要在虚拟场景中进行有效展示。将海洋表面数据的可视化与海洋水面的仿真进行一体融合,将海洋水体数据在虚拟海洋场景中用点、线、面、体等形式展示,还可以将可视化结果按时间顺序动态播放出来,同时并提供了单独可视化展示窗口。系统整体上结合了虚拟现实的实时交互性与可视化的直观规律性等特点,能够为海洋科研和工作人员对相关的数据和现象进行描述、分析、预测提供虚拟支持。（4）面向海陆一体仿真的系统集成技术研究结合已有面向陆地城市3D仿真的VRGIS平台,进行技术集成创新,将VV-Ocean技术集成并应用于海陆景观一体化虚拟现实平台的建设,对水体渲染引擎插件式软件集成、水域可控性灵活编辑等海陆一体虚拟现实技术进行研究,实现三维海陆直观可视环境下的空间分析、实时查询、虚拟展示。本文着重研究多尺度海陆地形的高速绘制和各种海洋动态水体要素的一体化渲染,并探索真实海洋数据多维动态可视化的方法,主要创新点有:（1）提出多尺度海陆地形均采样变换方法与叠加显示的“镶嵌”算法将地形数据均采样变换流程与绘制流程分离,针对极地区域范围和全球区域范围的地形绘制提出数据重采样和坐标映射算法实现对不同纬度地区的近似均匀采样,借助Geometry Clipmap手段实现海滨城市平面地形、极地区域平面地形以及全球区域球面地形的实时绘制。所采用的数据组织与坐标映射算法能快速地完成正向、逆向坐标映射,且与所采用的地形渲染流程分离,是将平面局部地形绘制扩展到半球、全球区域地形绘制的有效方法。在多尺度地形绘制基础上,研究并创新性地提出任意形状的局部地形“镶嵌”显示在全球球面地形上的算法。（2）构建基于纹理的海洋动态水体3D高效渲染引擎本文分析水面波动、光照、碰撞等物理模型的特点,构建专门对水面、水上水下光照、实时反射、光线、气泡、鱼类进行一体渲染的海洋水体3D渲染引擎,广泛采用动态顶点纹理、动态法线纹理、动态刻蚀纹理以及实时反射纹理来高效渲染海洋特效,极大地利用GPU纹理高速缓冲存储器,发挥GPU加速渲染的效能。该引擎能解决一系列海洋虚拟现实所特有的问题,包括水面动态光照、实时反射,虚拟鱼类的路径规划,水体环境复杂的碰撞检测,水底刻蚀效果的叠加等。（3）提出海表真实数据4D可视化与海面动态仿真的GPU融合算法改进仿真水面的网格分布模型,创新性地基于同一套水面网格模型将海表真实标量数据,尤其是MSLA数据在经度、纬度、高度以及时间维上的4D可视化与实时仿真水面的渲染通过GPU顶点程序进行水面顶点位置的融合,通过GPU片段程序进行输出色彩的融合;一方面能动态表达仿真的海表面,另一方面能直观展示真实数据在海表面上的分布与变化规律。这是将真实数据的可视化与环境的虚拟进行紧密结合的具体有效实践。
李国梁[8]（2010）在《基于GIS平台的城市尺度下城市热岛缓减关键技术与系统》文中提出城市热岛效应作为一种城市灾害成为城市热环境恶化的突出表征,给城市大气环境、社会经济发展、人们身心健康所带来的危害不容低估,同时由于城市热岛引起的能源消耗也相当可观。因此,对城市热岛效应进行定性、定量分析研究,有助于改善城市热环境、降低能源消耗、实现城市人居环境的可持续发展。本论文应用遥感和GIS以及数值模拟技术,选取杭州为研究实例,着重分析城市尺度下城市热岛产生与影响机制,以探索城市热岛缓减技术与系统开发作为主要研究内容。选择从城市规划角度去研究城市热岛,将城市规划与城市环境问题结合起来,作为最基本的创新点,为协调城市内部人地系统的均衡发展、最大限度地减少人类活动对城市热环境的影响与破坏提供基本思路,具有理论和实践的双重意义。第一章主要对研究背景和意义进行阐述,分别对对国内外城市热岛相关研究进展综述。发现以往研究城市热岛缓减研究缺乏系统性和综合性,没有明确识别出城市热岛在不同空间尺度下的影响因素,更没有系统提出不同空间尺度下城市热岛的研究方法与缓减策略,研究大都是基于一定的现实基础,就某一方面或领域的深入展开,往往忽视了城市热岛研究的综合性。最后针对本文的研究目的,建立本文研究的技术路线,为后面的研究提供立论基础和思路框架。第二章重点分析多源遥感影像数据Landsat TM/ ETM+、EOS /MODIS、ASTER、NOAA/AVHRR等数据特征,系统归纳每种遥感影像不同波段的光谱特征与分辨率,并阐述了其优缺点,并根据不同遥感数据特点,分别建立一套地表温度、植被指数、土地覆盖分类以及地表反照率等遥感计算方法,为后期数据的选用、遥感影像因子的计算和城市热岛缓减模拟系统因子提取模块提供依据和模型库。第三章应用遥感和GIS技术,揭示了杭州城市热岛的时空变化以及空间分布规律与差异,结果显示：①自1991年以来杭州市区与郊区的年均温呈现上升趋势,城市热岛强度呈显着增大趋势。②建设用地的扩张速率与热岛高温区的增加速率成明显的正相关关系。③城市热岛中心主要分布在工业用地、商业用地以及居住用地密集区域。在前面定量分析研究基础上,深入探讨了城市尺度下城市热岛产生与影响机制,归纳为：①城郊用地向城市建设用地的快速转变是产生城市热岛的本源。②人为热的排放以及空气污染是产生热岛的重要影响因素。③城市空间格局的改变以及自然生态格局的破坏加剧了城市热岛效应。④城市用地性质的差异对城市热岛也有不同程度的影响。针对城市尺度下热岛产生机制,从城市规划角度提出了合理控制城市用地扩展规模与速度、构建开敞的城市生态空间、优化用地功能布局和交通体系、适当降低城市建筑密度等一系列城市热岛效应缓减策略。第四章重点分析中尺度MM5数值模拟模式和城市冠层模式,并以杭州为研究案例,运用数值模式模拟技术,通过改变杭州城市下垫面地面特征参数对气温变化做了模拟研究,结果显示：①水体被替换成城市下垫面后,模拟区域内整体平均气温升高了1.75℃。②植被替换成城市下垫面后,模拟区域内整体平均气温升高了4.26℃。③水体与植被共同被替换成城市下垫面后,模拟区域内整体平均气温升高了6.32℃。④部分城市下垫面被替换成植被后,模拟区域内整体平均温度降低了2.36℃。第五章第一节重点对不同规划地块的地表反照率、NDVI、建筑密度、容积率以及平均高度与地表温度之间的关系进行了深入分析,揭示了：①地表温度与NDVI、地表反照率、平均高度呈负相关关系,而建筑密度、容积率则对地表温度的作用是呈正比。②地表反照率、NDVI和建筑密度对规划地块地表温度的影响与容积率和平均高度两个因子相比更剧烈。③地表温度与NDVI和地表反照率的相关关系最为密切,相关系数分别为0.843和0.829,其次为建筑密度,相关系数分别为0.662,再次为容积率和平均高度,相关系数分别为0.429和0.416。第二节利用移动观测数据,建立一种气温精细化插值方法。利用三角网线性插值、薄条样板插值、最小曲率插值三种方法对移动观测气温数据进行插值研究,插值出精度较高的气温栅格数据,为研究城市热岛分布状况提供了最有价值的气温资料,对提高气温空间化精度更具有现实意义。第六章基于前五章的理论与实例研究,应用IDL语言并借助ENVI二次开发函数库的开发平台,开发出“城区热岛缓减分析与优化系统”,系统主要有四个功能模块组成：数据管理模块,遥感因子提取模块,数据统计与查询模块、分析模拟优化模块。其功能特点包括：①支持多种数据文件格式。②栅格矢量数据叠加功能。③从NOAA、MODIS、Landsat TM/ETM+、ASTER等多源遥感影像数据提取地表温度、NDVI、地表反照率等影响因子信息功能。④实现不同建设用地类型地温查询,包括规划地块地温的最值标定、平均值计算、不同时段地块地温曲线生成、不同地块地温剖面曲线生成。⑤够进行单因子线性拟合分析和多元同归分析等,用户可采用在同一地块同一地段随机采集点数据,采用曲线拟合方式获取地表温度与影响因子关系数据库。⑥气温观测数据精细化插值功能。
曾庆存,周广庆,浦一芬,陈文,李荣凤,廖宏,林朝晖,刘辉志,王必正,谢正辉,徐永福,薛峰,曾晓东,张凤[9]（2008）在《地球系统动力学模式及模拟研究》文中认为将地球上大气、海洋、地理环境和生态各圈看成一个有机的整体进行研究,并统一协调全球气候、生态与环境变化的有关研究（如WCRP、IGBP、IHDP、DIVERSITAS及IPCC、Global Change等）,现称为地球系统动力学。它是新兴的学科,其核心之一就是要建立地球系统动力学理论模式并作模拟研究。本文主要概述了我国地球系统动力学模式研制和发展的有关现状及近年来特别是中国科学院"三期创新"资源和海洋科技创新基地重要方向项目群"地球系统动力学模式研究"启动前后所取得的阶段性成果及主要进展,指出了我国地球系统动力学模式发展应重点研究和解决的科学问题及其主要特色,其中有不少结果是新颖的和具有我国特点的。
王鹏飞,张凤[10]（2008）在《计算不确定性对IAP-AGCM大气环流模式的影响》文中认为本文旨在研究计算不确定性对IAP-AGCM模式的长时间积分的影响。通过对大气环流模式IAP-AGCM在不同计算平台计算时获得的长时间积分结果进行分析,发现由于计算不确定性对模拟结果的十年平均月平均5 00hPa高度场随机误差在正负3gpm范围内。而850hPa温度场的差别也很小,不同计算机系统结果未有大面积通过显着性检验的差别区域,因此模拟结果无本质上的差别。对于气候平均场而言,本文的试验表明IAP-AGCM在计算时由于计算不确定而引起的误差在可接受范围之内。然而,虽然舍入误差的全球平均值不大,但其误差分布的方差范围并不小。赤道地区和南半球极区的数值试验得到的不同模拟结果之间方差大小与模拟结果的年际变化大小在同样的量级,因此对于"年际变化"这样的问题来说,其影响是不可忽略的,必须要使用集合预报的办法来减小误差的影响。
二、分块地形坐标大气环流模式动力框架及其积分结果分析（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：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（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。
三、分块地形坐标大气环流模式动力框架及其积分结果分析（论文提纲范文）
（1）人工湖泊水质演变规律及水环境调控研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 改善湖泊水体方法的研究进展 |
| 1.2.2 水力调控改善水质的研究进展 |
| 1.2.3 水体输运时间尺度的研究进展 |
| 1.2.4 湖泊水动力数值模拟研究进展 |
| 1.3 研究内容和创新点 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 主要创新点 |
| 第二章 研究区域及研究方法 |
| 2.1 研究区域 |
| 2.1.1 人工湖概况 |
| 2.1.2 引水线路及影响因素 |
| 2.2 水动力及水质数学模型 |
| 2.2.1 垂向坐标系 |
| 2.2.2 水动力模块基本方程 |
| 2.2.3 水质模块基本方程 |
| 2.2.4 求解方法 |
| 2.3 水体输运时间 |
| 2.3.1 更新时间 |
| 2.3.2 水龄 |
| 2.3.3 滞留时间 |
| 2.3.4 曝光时间 |
| 2.3.5 连通性 |
| 2.4 本章小节 |
| 第三章 人工湖泊数学模型的建立与验证 |
| 3.1 模型建立 |
| 3.2 模型的主要设置 |
| 3.3 模型的校核与验证 |
| 3.3.1 误差统计量 |
| 3.3.2 水动力模型的校核和验证 |
| 3.3.3 水质模型的校核和验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 人工湖泊水质演变规律 |
| 4.1 水域分区 |
| 4.2 水质参数选取 |
| 4.3 人工湖泊长期静置下的水质变化 |
| 4.3.1 水质模拟工况 |
| 4.3.2 多年平均气象条件下人工湖泊的水质变化 |
| 4.3.3 典型年气象条件下人工湖泊的水质变化 |
| 4.4 人工湖泊长期静置下的水质演变规律 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 水环境调控下人工湖泊的水体交换特性 |
| 5.1 人工湖泊的水环境调控 |
| 5.2 水环境调控方案评价指标 |
| 5.3 引水影响因素和方案设计 |
| 5.3.1 引水影响因素 |
| 5.3.2 引水方案设计 |
| 5.4 水环境调控下人工湖泊的水体交换特性 |
| 5.4.1 引水调控下人工湖泊的水体交换特性 |
| 5.4.2 长期引水下人工湖泊的水体交换特性 |
| 5.4.3 短期引水下人工湖泊的水体交换特性 |
| 5.4.4 工程措施和人工调度对水体交换的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 人工湖泊的水体输运时间及污染物输运扩散规律 |
| 6.1 人工湖泊水体输运时间 |
| 6.1.1 人工湖泊水体更新时间 |
| 6.1.2 人工湖泊水体水龄 |
| 6.1.3 人工湖泊水体滞留时间 |
| 6.2 水体输运时间的比较 |
| 6.3 人工湖泊污染物输运扩散规律 |
| 6.3.1 无调控作用下人工湖的连通性矩阵 |
| 6.3.2 调控作用对人工湖泊连通性的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（2）全球变分资料同化中动力平衡约束方案的设计与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 英文缩写对照表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究的背景和意义 |
| 1.2 资料同化中的动力平衡约束 |
| 1.2.1 主要约束 |
| 1.2.2 引入方式 |
| 1.3 变分框架与预处理方案 |
| 1.3.1 变分框架 |
| 1.3.2 变分预处理 |
| 1.4 变分预处理中引入动力平衡约束的研究进展 |
| 1.4.1 独立分析变量的选取 |
| 1.4.2 平衡约束的求解 |
| 1.4.3 热带地区的特殊性 |
| 1.4.4 垂直离散的影响 |
| 1.4.5 国内相关研究进展 |
| 1.4.6 研究中的关键问题与不足 |
| 1.5 研究问题、内容以及论文框架 |
| 1.5.1 研究问题的提出 |
| 1.5.2 研究目标与内容 |
| 1.5.3 论文框架 |
| 第2章 系统与资料介绍 |
| 2.1 GRAPES 3D-Var系统 |
| 2.1.1 目标函数 |
| 2.1.2 网格与变量分布 |
| 2.1.3 控制变量变换 |
| 2.1.4 初始化方案 |
| 2.2 NMC预报误差样本 |
| 2.2.1 样本获取 |
| 2.2.2 预报误差标准差统计 |
| 2.2.3 有效预报误差标准差的计算 |
| 第3章 整层统计平衡约束方案的设计与应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 静力平衡约束的引入 |
| 3.3 整层统计平衡约束方案的构造 |
| 3.3.1 方案设计 |
| 3.3.2 N算子的统计 |
| 3.3.3 预报误差标准差统计 |
| 3.4 数值试验 |
| 3.4.1 单点理想观测试验 |
| 3.4.2 同化和初始化试验 |
| 3.4.3 连续同化预报试验 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 热带风压场平衡特征的诊断与分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 GRAPES短期预报误差中的赤道波动 |
| 4.2.1 赤道波动分解方案 |
| 4.2.2 赤道波动比例分析 |
| 4.3 热带风压场平衡特征 |
| 4.3.1 协相关模型构造 |
| 4.3.2 平衡特征分析 |
| 4.4 LBE与赤道波动 |
| 4.4.1 LBE的适用性分析 |
| 4.4.2 LBE与赤道波动的关系 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 动力与统计混合平衡约束方案的设计与应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 混合方案的引入 |
| 5.2.1 方案设计 |
| 5.2.2 R算子的统计 |
| 5.3 混合方案对B矩阵构造的影响 |
| 5.4 单点理想观测试验 |
| 5.5 同化循环与预报试验 |
| 5.5.1 同化结果检验 |
| 5.5.2 预报结果检验 |
| 5.6 小结 |
| 第6章 混合方案在同化探空温度观测中的应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 同化方案 |
| 6.2.1 质量控制 |
| 6.2.2 观测算子与观测误差设置 |
| 6.3 数值试验 |
| 6.3.1 同化结果分析 |
| 6.3.2 预报结果分析 |
| 6.4 小结 |
| 第7章 讨论和总结 |
| 7.1 讨论 |
| 7.1.1 整层统计平衡约束方案在区域系统中的应用 |
| 7.1.2 采用(T,p_s)作为分析变量的初步探索 |
| 7.1.3 hybrid变分方案中的动力平衡约束 |
| 7.1.4 进一步工作展望 |
| 7.2 本文主要结论 |
| 7.3 研究特色和创新点 |
| 参考文献 |
| 博士期间学术成果简介 |
| 致谢 |
（3）基于i4Ocean2.0的海洋仿真与三维流场可视化应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 中内外研究现状 |
| 1.2.1 三维数字软件平台 |
| 1.2.2 海洋环境仿真 |
| 1.2.3 流场数据可视化 |
| 1.3 研究目标和意义 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 2 i40cean2.0平台设计 |
| 2.1 系统架构 |
| 2.2 渲染引擎 |
| 2.2.1 可编程特效 |
| 2.3 平台适配器 |
| 2.4 海洋时空数据结构 |
| 2.4.1 数据切片与命名 |
| 2.4.2 层级结构四叉树 |
| 2.4.3 海洋数据解译 |
| 2.4.4 数据请求流程 |
| 2.5 场景管理 |
| 2.5.1 平台节点树 |
| 2.5.2 内外存数据调度 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 海洋环境交互仿真 |
| 3.1 仿真交互设计 |
| 3.1.1 海面绘制流程 |
| 3.1.2 仿真交互流程 |
| 3.2 海面网格创建 |
| 3.2.1 规则网格 |
| 3.2.2 投影网格 |
| 3.2.3 细分网格 |
| 3.2.4 渲染结果对比 |
| 3.3 海浪波动原理 |
| 3.3.1 海浪波动实现方法对比 |
| 3.3.2 基于噪声图的波动实现 |
| 3.4 海洋光学现象 |
| 3.4.1 海面反射现象 |
| 3.4.2 海面折射现象 |
| 3.4.3 菲涅尔现象 |
| 3.4.4 海洋深度信息 |
| 3.4.5 倒影扭曲现象 |
| 3.4.6 虚拟天空 |
| 3.4.7 水下焦散和气泡 |
| 3.5 实验结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 海洋流场数据可视化 |
| 4.1 流场数据特点 |
| 4.2 种子点放置方法 |
| 4.3 规则流场数据动态三维流线可视化 |
| 4.3.1 粒子追踪 |
| 4.3.2 粒子密度控制 |
| 4.3.3 流线生成 |
| 4.3.4 实现过程 |
| 4.3.5 实验结果分析 |
| 4.4 不规则流场数据动态三维流线可视化 |
| 4.4.1 不规则流场数据预处理 |
| 4.4.2 最大连通量的种子点算法 |
| 4.4.3 流线积分 |
| 4.4.4 感知度优化策略 |
| 4.4.5 实验结果分析 |
| 4.5 可视化与地理信息一体化表达 |
| 4.5.1 空间坐标变换 |
| 4.5.2 GPU上算法的实现 |
| 4.5.3 实验结果分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 应用实例 |
| 5.1 海上帆船竞技仿真 |
| 5.1.1 激光级帆船结构 |
| 5.1.2 帆船受力分析 |
| 5.1.3 帆船阻力分析 |
| 5.1.4 船速计算与仿真 |
| 5.2 海底鱼群仿真 |
| 5.2.1 基于透明度的分离力计算 |
| 5.2.2 基于MipMap的聚集力和并列力计算 |
| 5.2.3 基于“Ping-Pong”技术的位置、速度、朝向计算 |
| 5.2.4 骨骼动画内外机制 |
| 5.2.5 仿真结果 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 代码附录 |
| 附录一 海浪高度图生成cgfx代码 |
| 附录二 海浪纹理生成cgfx代码 |
| 附录三 流线自适应生成GLSL代码 |
| 附录四 地形绘制cgfx代码 |
| 附录五 英文缩写参照表 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 学术论文 |
| 发明专利 |
| 参与项目 |
| 学术交流 |
| 获奖情况 |
（4）内陆强风特性的现场实测与模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 本文研究背景及意义 |
| 1.2 风特性研究的主要内容及方法 |
| 1.2.1 风特性研究的主要内容 |
| 1.2.2 风特性研究的主要方法 |
| 1.3 中国强风概况 |
| 1.3.1 中国大风分布及其成因 |
| 1.3.2 内陆强风概况 |
| 1.3.3 台风大风概况 |
| 1.3.4 内陆强风和台风的区别 |
| 1.4 本文主要研究工作 |
| 第二章 风特性研究的基础 |
| 2.1 大气边界层研究的回顾 |
| 2.2 近地层湍流研究 |
| 2.2.1 近地层的概念 |
| 2.2.2 近地层湍流的统计理论 |
| 2.3 近地层风特性参数 |
| 2.3.1 平均风特性 |
| 2.3.2 脉动风特性 |
| 2.4 风场实测 |
| 2.4.1 风观测的准备工作 |
| 2.4.2 风观测数据处理 |
| 2.5 风洞试验模拟 |
| 2.5.1 风洞试验模拟的准备工作 |
| 2.5.2 风洞试验数据处理 |
| 2.6 数值计算模拟 |
| 2.6.1 流体动力学控制方程 |
| 2.6.2 控制方程的离散 |
| 2.6.3 湍流的数值模拟方法 |
| 2.6.4 边界条件及网格技术 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 风特性现场实测 |
| 3.1 风观测项目概况 |
| 3.1.1 风观测塔的选取 |
| 3.1.2 测量仪器和设备 |
| 3.1.3 实测方案及实施 |
| 3.2 风观测的内容 |
| 3.3 风观测数据统计分析 |
| 3.3.1 平均风速和风向实测分析 |
| 3.3.2 风速剖面α指数拟合 |
| 3.3.3 湍流强度、阵风因子及风攻角 |
| 3.3.4 湍流积分尺度 |
| 3.3.5 湍流的功率谱特性 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 地形模型风洞模拟试验 |
| 4.1 试验研究概述 |
| 4.1.1 测风塔位置附近地形描述 |
| 4.1.2 试验设备 |
| 4.2 试验模型 |
| 4.2.1 普通模型设计 |
| 4.2.2 歪曲模型设计 |
| 4.2.3 模型制作 |
| 4.3 试验工况及测点布置 |
| 4.4 试验结果数据分析 |
| 4.4.1 均匀流场 |
| 4.4.2 不同缩尺比影响 |
| 4.4.3 不同流场影响 |
| 4.5 试验结果与实测数据对比分析 |
| 4.5.1 风速剖面对比 |
| 4.5.2 湍流强度对比 |
| 4.5.3 湍流积分尺度对比 |
| 4.5.4 湍流功率谱密度函数对比 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 风特性的数值模拟研究 |
| 5.1 FLUENT 软件简介 |
| 5.2 计算模型的建立 |
| 5.2.1 几何建模及计算流域确定 |
| 5.2.2 网格生成 |
| 5.2.3 边界条件选取 |
| 5.2.4 控制方程 |
| 5.2.5 求解参数的设置 |
| 5.2.6 计算工况 |
| 5.3 均匀来流下的数值模拟结果与分析 |
| 5.3.1 风速剖面 |
| 5.3.2 湍流强度 |
| 5.4 模型缩尺比例对风特性的影响研究 |
| 5.4.1 工况设置 |
| 5.4.2 风速剖面 |
| 5.4.3 湍流强度 |
| 5.5 不同风场对风特性的影响研究 |
| 5.6 数值模拟结果与风洞试验结果对比分析 |
| 5.6.1 风速剖面对比 |
| 5.6.2 湍流强度对比 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 内陆强风特性分析方法的对比研究 |
| 6.1 内陆强风和台风的对比研究 |
| 6.1.1 仪器设置 |
| 6.1.2 观测资料说明 |
| 6.1.3 平均风场风特性 |
| 6.1.4 脉动风场风特性 |
| 6.2 现场实测 |
| 6.2.1 实测数据的采集 |
| 6.2.2 实测数据的处理 |
| 6.2.3 实测存在的问题 |
| 6.3 风洞试验 |
| 6.3.1 风洞气流状态 |
| 6.3.2 模型比尺 |
| 6.3.3 试验数据的采集和处理 |
| 6.3.4 试验存在的问题 |
| 6.4 数值模拟 |
| 6.4.1 数值风洞的气流状态 |
| 6.4.2 计算模型及网格划分 |
| 6.4.3 数值模拟数据的采集及处理 |
| 6.4.4 数值模拟存在的问题 |
| 6.5 三种途径对比 |
| 6.5.1 完成内容及影响因素对比 |
| 6.5.2 数据分析结果对比 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 1 主要研究结论 |
| 2 进一步工作的方向 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的学术成果 |
| 攻读博士学位期间参与的主要科研项目 |
| 致谢 |
（5）印尼贯穿流在热带印太气候季节到年际变化中的作用（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 绪论 |
| 第一部分 CMIP5 气候耦合模式对热带印太 IOD-ENSO 滞后遥相关模拟的评估 |
| 第一章 引言 |
| 第二章 资料和方法 |
| 2.1 CMIP5 简介 |
| 2.2 资料和方法 |
| 第三章 FGOALS-g2 中印度洋偶极子影响 ENSO 的海洋通道机制评估 |
| 3.1 SSTA 的滞后相关分析 |
| 3.2 SSHA 的滞后相关分析 |
| 3.3 次表层海温异常的滞后相关分析 |
| 3.4 大气桥的作用 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 CMIP5 耦合模式中 IOD-ENSO 滞后遥相关的年代际振荡 |
| 4.1 IOD-ENSO 滞后遥相关的年代际振荡 |
| 4.2 正位相期间 IOD-ENSO 滞后遥相关的空间分布 |
| 4.3 负位相期间 IOD-ENSO 滞后遥相关的空间分布 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 第二部分 印尼贯穿流对热带印太气候季节到年际变化的影响 |
| 第一章 引言 |
| 第二章 海气耦合模式 |
| 2.1 海洋模式介绍 |
| 2.2 大气模式介绍 |
| 2.3 海气耦合方案 |
| 2.4 本文模式的特点 |
| 2.5 耦合模式检验 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 数值实验分析 |
| 3.1 印尼贯穿流平均态对西太平洋暖池的影响 |
| 3.2 印尼贯穿流季节变化对西太平洋暖池的影响 |
| 3.3 印尼贯穿流年际变化对西太平洋暖池的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 结论与展望 |
| 附录 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 文章发表 |
（6）地形追随坐标设计及计算误差分析与应用模拟试验（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 绪论 |
| 第一章 地形追随坐标的介绍 |
| 1.1 垂直坐标的应用回顾 |
| 1.2 典型高度地形追随坐标的通用形式 |
| 1.3 典型高度地形追随坐标的理论分析 |
| 1.4 高分辨率模式的突出问题 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 中尺度数值预报模式 GRAPES_meso 简介 |
| 2.1 GRAPES 模式动力框架及地形追随坐标方程 |
| 2.2 模式物理过程 |
| 2.3 模式程序结构及计算流程 |
| 2.4 有关垂直坐标子程序及其结构 |
| 第三章 高度地形追随坐标理想试验 |
| 3.1 一维静止大气理想试验 |
| 3.1.1 一维理想试验设计 |
| 3.1.2 一维理想试验气压梯度力误差分析 |
| 3.2 二维质量平流理想试验 |
| 3.2.1 二维理想试验设计 |
| 3.2.2 二维理想试验质量耗散分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于通用高度地形追随坐标的模式动力框架方程推导及模式应用 |
| 4.1 新方程和旧方程的推导比较 |
| 4.2 基于新方程的模式程序修改 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 新高度地形追随坐标实际应用的连续模拟试验 |
| 5.1 青藏高原个例分析 |
| 5.2 连续模拟试验结果 |
| 5.2.1 月平均高度场、风场以及位温场 |
| 5.2.2 降水量 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 6.1 本文初步结论 |
| 6.2 有待进一步研究的问题 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简介 |
（7）VV-Ocean海洋环境仿真与海洋数据动态可视化系统的研究与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 海洋环境仿真的研究背景 |
| 1.1.2 海洋数据可视化的研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 海洋环境仿真的研究现状 |
| 1.2.2 海洋可视化的研究现状 |
| 1.3 本论文研究目标 |
| 1.4 论文组织结构 |
| 第二章 VV-OCEAN 海洋仿真与可视化系统总体框架 |
| 2.1 VV-OCEAN 系统的整体结构和流程 |
| 2.2 3D 虚拟海洋场景的渲染方案 |
| 2.3 海洋数据可视化的无缝集成 |
| 2.3.1 可视化的设计原则 |
| 2.3.2 可视化的整体设计 |
| 2.3.3 可视化的渲染方式 |
| 2.4 GPU 程序对系统的渲染加速 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 多尺度海陆地形的数据组织与绘制 |
| 3.1 多尺度地形绘制问题的提出 |
| 3.1.1 问题概述 |
| 3.1.2 多尺度海陆地形绘制的总体方案 |
| 3.1.3 多尺度海陆地形的均匀采样 |
| 3.2 城市级区域的平面地形绘制 |
| 3.2.1 基于高度图的四叉树渲染算法 |
| 3.2.2 基于GPU Geometry Clipmap 的地形渲染算法 |
| 3.2.3 两种算法的比较 |
| 3.3 极地及周边区域海陆地形的绘制 |
| 3.3.1 极地周边地形数据的均采样变换和性质 |
| 3.3.2 经度、纬度和高度坐标查询 |
| 3.4 全球海陆地形的球面均匀采样绘制 |
| 3.4.1 全球海陆地形的均采样变换算法及性质 |
| 3.4.2 球面虚拟场景中的相机漫游与空间分析 |
| 3.5 任意形状局部高精度地形的“镶嵌”算法 |
| 3.6 优势比较和实验结果 |
| 3.6.1 多尺度海陆地形绘制流程的优势比较 |
| 3.6.2 多尺度地形绘制的实验结果 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 基于纹理的3D 水体渲染引擎的构建 |
| 4.1 3D 水体渲染引擎的实现原理 |
| 4.2 3D 水体引擎中基于纹理的水体特效渲染 |
| 4.2.1 基于动态顶点纹理的动态水面仿真 |
| 4.2.2 基于动态法线纹理的水面光照计算 |
| 4.2.3 基于P-Buffer 的反射纹理实时生成 |
| 4.2.4 基于GPU 的刻蚀纹理动态叠加 |
| 4.3 3D 水体引擎中的其它海洋特效实现 |
| 4.3.1 水下光线效果 |
| 4.3.2 水中气泡 |
| 4.3.3 水体雾效 |
| 4.4 3D 水体引擎的特色技术 |
| 4.4.1 虚拟海洋生命的仿真路径规划 |
| 4.4.2 水体环境复杂的碰撞检测与处理 |
| 4.5 3D 水体引擎的渲染实验结果 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 海洋数据可视化与虚拟海洋环境的一体化融合 |
| 5.1 海表真实数据4D 可视化与海面仿真的GPU 融合算法 |
| 5.1.1 在虚拟场景中海表数据可视化存在的问题 |
| 5.1.2 对射线栅格水面网格分布模型的改进 |
| 5.1.3 不含高度信息的海洋表面数据的4D 可视化 |
| 5.1.4 海表MSLA 数据4D 动态可视化 |
| 5.1.5 海洋表面数据可视化的创新性分析 |
| 5.2 海洋水体时空数据的多维可视化 |
| 5.2.1 点线分析 |
| 5.2.2 剖面绘制 |
| 5.2.3 等值线绘制 |
| 5.2.4 等值面绘制 |
| 5.2.5 水体数据体绘制 |
| 5.2.6 面向时空的水体数据动态可视化 |
| 5.3 本章小结与展望 |
| 第六章 VV-OCEAN 技术集成与应用案例 |
| 6.1 VV-OCEAN 在海陆一体仿真系统中的技术集成 |
| 6.1.1 基于COM 的插件式软件开发和基于Python 的脚本开发 |
| 6.1.2 真实海陆数据基础上的GIS 可视查询分析 |
| 6.1.3 任意形状水域可控性地灵活编辑操作 |
| 6.1.4 海陆一体场景渲染优化策略 |
| 6.2 应用案例之一：石老人海水浴场海陆一体虚拟展示系统 |
| 6.2.1 系统背景 |
| 6.2.2 系统总体概况 |
| 6.2.3 系统主要功能 |
| 6.3 应用案例之二：南极海洋环境仿真与数据动态可视化系统. |
| 6.3.1 海陆地形剖面曲线分析 |
| 6.3.2 南极冰盖融化虚拟展示 |
| 6.3.3 南大洋水体温度可视化 |
| 6.3.4 南大洋MSLA 数据实时动态展示 |
| 6.4 应用案例之三：全球海洋水体温度数据的多维可视化 |
| 6.4.1 点线实时交互分析 |
| 6.4.2 剖面与等值线绘制 |
| 6.4.3 水体温度等值面绘制 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.1.1 论文内容总结 |
| 7.1.2 VV-Ocean 系统应用总结 |
| 7.2 展望 |
| 7.2.1 技术不足与改进 |
| 7.2.2 系统拓展开发 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 在学研究成果 |
| 发表论文 |
| 科技成果及软件着作权 |
| 项目参与 |
| 学术交流 |
| 获奖情况 |
| 个人简历 |
| 致谢 |
（8）基于GIS平台的城市尺度下城市热岛缓减关键技术与系统（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 前言 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究意义 |
| 1.3 城市热岛缓减技术相关研究动态 |
| 1.3.1 城市热岛产生与影响机制综述 |
| 1.3.2 城市热岛效应研究方法综述 |
| 1.3.3 城市热岛缓减策略 |
| 1.3.4 研究不足与借鉴 |
| 1.4 研究目的 |
| 1.5 技术路线 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 研究数据与研究方法 |
| 2.1 多源遥感影像数据特征 |
| 2.1.1 Landsat TM/ETM+数据 |
| 2.1.2 EOS/MODIS数据 |
| 2.1.3 ASTER数据 |
| 2.1.4 NOAA/AVHRR数据 |
| 2.2 遥感因子计算 |
| 2.2.1 地表温度反演方法对比分析 |
| 2.2.2 土地利用/覆盖分类 |
| 2.2.3 植被覆盖指数提取 |
| 2.2.4 地表反照率提取方法 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 城市热岛遥感与GIS技术应用研究 |
| 3.1 研究选区 |
| 3.2 杭州城市热岛的时空变化 |
| 3.2.1 城市热岛时间变化 |
| 3.2.2 杭州城市热岛空间变化 |
| 3.2.3 结果分析 |
| 3.3 杭州城市热岛的空间分布 |
| 3.3.1 数据处理 |
| 3.3.2 城市热场空间分布规律 |
| 3.3.3 城市热场空间分布差异 |
| 3.4 城市尺度下热岛产生与影响机制分析 |
| 3.5 城市尺度下城市热岛缓减策略 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 城市热岛数值模式模拟技术研究 |
| 4.1 MM5模式 |
| 4.1.1 MM5控制方程 |
| 4.1.2 模式的水平及垂直格点 |
| 4.1.3 边界层参数化 |
| 4.2 城市冠层模式 |
| 4.2.1 城市冠层模式控制方程 |
| 4.2.2 城市冠层模式参数化方案 |
| 4.3 城市热岛气温变化模拟实例研究 |
| 4.3.1 模拟范围选取及初始条件 |
| 4.3.2 模拟范围地面特征参数确定 |
| 4.3.3 模拟验证 |
| 4.3.4 模拟区域下垫面替换模拟 |
| 4.3.5 结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 城市热岛地温模拟与气温精细化插值 |
| 5.1 规划地块地温模拟研究 |
| 5.1.1 地表温度主要影响因子及指标 |
| 5.1.2 地表温度与各影响因子定量关系 |
| 5.1.3 空间多元分析 |
| 5.1.4 结果讨论 |
| 5.2 气温精细化插值 |
| 5.2.1 气温数据采集 |
| 5.2.2 空间插值方法 |
| 5.2.3 插值结果 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 城区热岛缓减分析与优化系统开发 |
| 6.1 IDL简介 |
| 6.2 系统设计总体思路 |
| 6.3 系统主要功能 |
| 6.4 系统数据库建立 |
| 6.4.1 基础数据库 |
| 6.4.2 数据组织流程 |
| 6.4.3 数据采集与更新 |
| 6.5 系统功能模块 |
| 6.5.1 数据管理模块 |
| 6.5.2 遥感因子提取模块 |
| 6.5.3 数据统计与查询模块 |
| 6.5.4 分析模拟优化模块 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 主要结论与研究展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
（9）地球系统动力学模式及模拟研究（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 大气环流模式子系统 |
| 2.1 IAP AGCM-3和IAP AGCM-4简介 |
| 2.2 新IAP AGCM的一些新特点 |
| 2.3 模拟结果的诊断分析新方法 |
| 3 陆表层物理和水文过程模式子系统 |
| 3.1 陆表层物理过程模式的发展 |
| 3.2 陆表层物理过程和大气环流模式的耦合 |
| 3.3 大尺度陆面水文模型 |
| 4 海洋及其生物地球化学模式子系统 |
| 4.1 海洋环流模式 |
| 4.2 海表及上混合层的物理过程及其计算方法 |
| 4.3 海洋生物地球化学模式 |
| 5 大气化学及气溶胶模式子系统 |
| 5.1 大气化学和气溶胶与气候的耦合及目前的水平 |
| 5.2 与全球变化研究有关的未解决的主要问题 |
| 5.3 国内研究应着重解决的一些问题 |
| 5.4 关于下边界条件和排放量问题 |
| 6 全球植被动力学模式 (DGVM) 及有关的一些生态动力学问题 |
| 6.1 DGVM在地球系统动力学模式和全球变化研究中的地位 |
| 6.2 DGVM的构成和目前的水平 |
| 6.3 灌木林的重要性和DGVM中灌木林子模式 (shrub submodel) |
| 6.4 植被对气候变化和人类活动的相互作用以及突变和多样性 |
| 6.5 区域或景观 (Landscape) 尺度和斑块 (Patch) 的植被生态动力学问题 |
| 7 地球生物化学过程子系统及地表和地球生物化学观测研究 |
| 7.1 地球-生物化学过程子系统 |
| 7.2 国内外观测研究的概况 |
| 7.3 近年来取得的主要进展 |
| 7.4 未来一段时间应着重解决的问题 |
| 7.5 关于生物地球化学观测资料的整理和应用及有关问题 |
| 8 干旱、 半干旱地带陆-气相互作用及其对东亚气候的影响 |
| 8.1 干旱和半干旱地带观测对改进陆面过程和对气候反馈的作用 |
| 8.2 东亚-中亚干旱、 半干旱带与季风的相互关联 |
| 9 结语 |
四、分块地形坐标大气环流模式动力框架及其积分结果分析（论文参考文献）
- [1]人工湖泊水质演变规律及水环境调控研究[D]. 许莉萍. 天津大学, 2016(12)
- [2]全球变分资料同化中动力平衡约束方案的设计与应用[D]. 王瑞春. 南京信息工程大学, 2015(12)
- [3]基于i4Ocean2.0的海洋仿真与三维流场可视化应用研究[D]. 纪鹏波. 中国海洋大学, 2015(10)
- [4]内陆强风特性的现场实测与模拟[D]. 高亮. 长安大学, 2012(07)
- [5]印尼贯穿流在热带印太气候季节到年际变化中的作用[D]. 徐腾飞. 中国科学院研究生院（海洋研究所）, 2014(10)
- [6]地形追随坐标设计及计算误差分析与应用模拟试验[D]. 李超. 中国气象科学研究院, 2012(10)
- [7]VV-Ocean海洋环境仿真与海洋数据动态可视化系统的研究与实现[D]. 李文庆. 中国海洋大学, 2011(06)
- [8]基于GIS平台的城市尺度下城市热岛缓减关键技术与系统[D]. 李国梁. 浙江大学, 2010(10)
- [9]地球系统动力学模式及模拟研究[J]. 曾庆存,周广庆,浦一芬,陈文,李荣凤,廖宏,林朝晖,刘辉志,王必正,谢正辉,徐永福,薛峰,曾晓东,张凤. 大气科学, 2008(04)
- [10]计算不确定性对IAP-AGCM大气环流模式的影响[J]. 王鹏飞,张凤. 科研信息化技术与应用, 2008(03)