Оценка качества воспроизведения приземной температуры Санкт- Петербурга моделью WRF

Бутаков Никита Юрьевич
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Объём магистерской диссертации составляет 81 страницу, на которых размещены 27 рисунков и 19 таблиц.
Объектом исследования является г. Санкт-Петербург.
Предметом исследования является воспроизведение приземной температуры воздуха моделью WRF.
Целью данного исследования была оценка качества воспроизведения приземной температуры Санкт-Петербурга моделью WRF при различных конфигурациях модели и улучшение качества моделирования путём подбора оптимальной конфигурации.
Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и двух приложений. В первой главе приводятся основные сведения о модели WRF. Во второй главе описывается процесс настройки модели и производится верификация результатов тестового моделирования. В третьей главе подбирается оптимальная комбинация схем параметризации процессов подсеточного масштаба с целью улучшения качества моделирования. В четвёртой главе осуществляется подбор оптимальной конфигурации вычислительных сеток с целью улучшения качества моделирования. В пятой главе производится подбор эмпирических коэффициентов в схеме параметризации планетарного пограничного слоя также с целью улучшения качества моделирования. В конце работы приведён список использованных источников, состоящий из 44 наименований, а также два приложения.
Основной результат работы: модель оптимизирована для г. Санкт-Петербург и подготовлена для метеорологических исследований в данном регионе.

Введение. 4
Глава 1. Модель WRF как мощный и доступный инструмент современного ученого климатолога. 6
1.1. Общие сведения о модели WRF-ARW 6
1.2. Исходные уравнения. 7
1.3. Начальные и граничные условия, сетка и географические данные. 10
1.4. Параметризации, используемые в WRF. 11
Глава 2. Настойка модели и проведение тестовых экспериментов. 13
2.1. Настройка модели. 13
2.2. Результаты тестового моделирования. 17
Глава 3. Подбор оптимальной комбинации схем параметризации процессов подсеточного масштаба. 21
3.1. Подбор оптимальной схемы параметризации микрофизических процессов. 21 3.2. Подбор оптимальной схемы параметризации конвекции. 26 3.3. Подбор оптимальной схемы параметризации длинноволновой радиации. 30 3.4. Подбор оптимальной схемы параметризации коротковолновой радиации. 36 3.5. Подбор оптимальной комбинации схем параметризации пограничного и
приземного слоя 39 3.6. Подбор оптимальной схемы параметризации почвенного слоя. 45 3.7. Подбор оптимальной схемы параметризации микрофизики города. 49 3.8. Выводы из главы. 54 Глава 4. Подбор оптимальной конфигурации вычислительных сеток. 58
2
Глава 5. Оценка чувствительности модели к изменению эмпирических коэффициентов в параметризации ППС по схеме BouLac. 63
5.1. Подбор эмпирического коэффициента для расчёта диссипации КЭТ. 64 5.2. Подбор эмпирического коэффициента для расчёта коэффициента турбулентного
обмена импульса. 68 5.3. Выводы из главы. 70 Заключение. 72 Список использованных источников. 73 Приложение А. 76 Приложение Б. 79

Современные прогнозы погоды и климата основаны на численном решении уравнений гидродинамики атмосферы. В основе такого прогноза лежат гидродинамические модели атмосферы.
В настоящее время существуют, по крайней мере, три масштаба моделей, описывающих формирование погоды и климата с различным пространственным масштабом:
1) глобальные, которые используют в самых больших центрах погоды для прогноза крупномасштабных процессов и формирования динамических краевых условий к региональным прогнозам;
2) региональные, которые имею шаг около 3-10 километров, и служат для детального описания развития синоптических процессов над регионами, которые обслуживаются большинством центров погоды;
3) мелкомасштабные, с шагом от 100 до 500 метров, предназначенные для детального изучения процессов, формирующих погоду приземного и пограничного слоя.
Все модели описывают одну и ту же физику, но с разной детализацией и параметризациями явно не представляемых в модели, но важных физических процессов. В настоящее время наиболее полезны для профессиональной деятельности гидрометеорологов региональные модели. Они позволяют рассматривать все важнейшие опасные явления, такие, например, как наводнения всех видов, опасные конвективные явления, опасные температурные волны. Кроме того, региональные модели используются для статистического моделирования формирования и изменений регионального климата. Сложность этих моделей такова, что их разработкой заняты только большие коллективы высококвалифицированных работников. Но те модели, которые имеются в свободном доступе, дают возможность после изучения применять их для самых разнообразных региональных исследований, в
частности, для восполнения недостающей климатологической информации.
Все гидродинамические модели атмосферы не лишены ошибок. Типов ошибок гидродинамического моделирования несколько. Это ошибки начальных данных, ошибки, связанные с постановкой граничных условий, ошибки в формулировке (упрощении) уравнений, ошибки, обусловленные выбором пространственного и временного разрешения модели, ошибки, связанные с выбором схем параметризации физических процессов подсеточного масштаба.
4
Все эти ошибки оказывают существенное влияние на качество моделирования. Это объясняет актуальность данного исследования, которое посвящено уменьшению влияния некоторых описанных выше ошибок на качество воспроизведения приземной температуры моделью WRF.
Целью данного исследования была оценка качества воспроизведения приземной температуры Санкт-Петербурга моделью WRF при различных конфигурациях модели и улучшение качества моделирования путём подбора оптимальной конфигурации.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
1. Изучить мезомасштабную модель WRF.
2. Изучить интерпретационные языки программирования MATLAB и NCL для
визуализации результатов моделирования.
3. Провести численные эксперименты с моделью WRF.
4. Произвести оценку качества моделирования и подобрать оптимальную
конфигурацию модели для г. Санкт-Петербург.
Работа состоит из введения, пяти глав и заключения. В первой главе приводятся основные сведения о модели WRF. Во второй главе описывается процесс настройки модели и производится верификация результатов тестового моделирования. В третьей главе подбирается оптимальная комбинация схем параметризаций процессов подсеточного масштаба с целью улучшения качества моделирования. В четвёртой главе осуществляется подбор оптимальной конфигурации вычислительных сеток с целью увеличения качества моделирования. В пятой главе производится подбор эмпирических коэффициентов в схеме параметризации планетарного пограничного слоя также с целью улучшения качества моделирования. В конце работы приведён список использованных источников, состоящий из 44 наименований, а также два приложения.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ
    Андрей С. Тверской государственный университет 2011, математический...
    4.7 (82 отзыва)
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на... Читать все
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на продолжение диссертационной работы... Всегда готов помочь! ;)
    #Кандидатские #Магистерские
    164 Выполненных работы
    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ
    Александра С.
    5 (91 отзыв)
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повы... Читать все
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повышении уникальности текста и оформлении библиографических ссылок по ГОСТу.
    #Кандидатские #Магистерские
    132 Выполненных работы
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    Дарья П. кандидат наук, доцент
    4.9 (20 отзывов)
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных... Читать все
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных исследований, связанных с журналистикой, филологией и литературой
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Екатерина Д.
    4.8 (37 отзывов)
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два об... Читать все
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два образования: экономист-менеджер и маркетолог. Буду рада помочь и Вам.
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Александр Р. ВоГТУ 2003, Экономический, преподаватель, кандидат наук
    4.5 (80 отзывов)
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски
    #Кандидатские #Магистерские
    123 Выполненных работы

    Другие учебные работы по предмету

    Расчет паводков на реках средней полосы России
    📅 2020год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет