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

    Хочешь уникальную работу?

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

    Катерина В. преподаватель, кандидат наук
    4.6 (30 отзывов)
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации... Читать все
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации. Опыт работы 7 лет. Всегда на связи и готова прийти на помощь. Вместе удовлетворим самого требовательного научного руководителя. Возможно полное сопровождение: от статуса студента до получения научной степени.
    #Кандидатские #Магистерские
    47 Выполненных работ
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ
    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 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
    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
    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Дарья С. Томский государственный университет 2010, Юридический, в...
    4.8 (13 отзывов)
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссерт... Читать все
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссертационное исследование, которое сейчас находится на рассмотрении в совете.
    #Кандидатские #Магистерские
    18 Выполненных работ
    Виктор В. Смоленская государственная медицинская академия 1997, Леч...
    4.7 (46 отзывов)
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.
    #Кандидатские #Магистерские
    100 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

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