收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

海冰物理参数的辨识及热力学过程的数值模拟

吕巍  
【摘要】: 海冰对于全球的海洋环流、大气环流和气候演变具有特别重要的作用,而热力学过程直接反映了海冰的生长和消融,因此本论文以海冰的物理参数及其热力学过程为研究背景,以中国第二十二次南极科学考察所获取的海冰现场调查数据为基础,以分布参数系统的控制理论和偏微分方程的数值计算方法为工具,对海冰物理参数的辨识及其热力学过程的数值模拟进行了深入的探讨和研究.所取得的主要结果概括如下: 1.针对雪层、海冰层和海水层实际的热力学过程,分别建立了一维和三维耦合热力学系统,得到了这两个非光滑系统的性质,运用抛物型方程的L~2理论证明了系统弱解的存在唯一性:并以雪、海冰、海水的密度、比热、导热系数、热交换系数为辨识参数,以温度偏差为性能指标,构造了一个使得性能指标最小的参数辨识模型,证明了辨识参数的存在性,并导出了一阶必要性条件。从而将非光滑分布参数系统参数辨识的数学理论应用到了有关海冰的实际问题中,为海冰热力学系统参数辨识问题的数值计算提供了数学理论依据。 2.目前确定海冰盐度的方法主要是根据盐度数据进行估计,由于盐度数据的测量是采用人工测量的方法,获得的数据非常有限,所以很难得到其细微的变化过程。本论文针对该方法的局限性,提出了一种采用自动测量的海冰温度数据和仅有的盐度数据去估计海冰盐度的参数辨识方法。这里采用了极夜时期的热力学模型和Eicken盐度的模式。证明了这个非线性模型解的存在唯一性,并以描述海冰盐度的参数为辨识参数,以海冰的温度偏差、盐度偏差之和为性能指标,构造了一个新的使得性能指标最小的参数辨识模型,证明了辨识参数的存在性,提出了一种基于遗传算法和Hooke-Jeeves算法的混合加速遗传算法,利用中国第二十二次南极科学考察队所测量的2006年6月21日至7月5日南极中山站内拉峡湾的海冰数据计算得到了海冰的盐度参数,并运用已得到的盐度参数对2006年5月27日至6月20日的海冰温度进行了数值模拟,其结果同Eicken的盐度函数所计算的结果进行了比较。从计算结果看出,辨识参数计算的结果优于Eicken参数的结果,表明本论文所提出的方法是有效可行的,由该方法所获得的南极中山站内拉峡湾海冰盐度函数是具有应用价值的,并且这种方法在某种条件下可作为海冰现场测量数据的一种丰富和补充。 3.海冰热力学数值模式要向精细方向发展,而提高海冰数值预报精度的关键不仅在于模式结构本身,而且在于模式所涉及参数的选定,所以建立和完善具有观测依据的热力学模式参数化方案至关重要。本论文采用了非极夜时期的热力学模型和本论文已经获得的海冰盐度函数,对该模型中描述热源项的三个关键参数进行了参数辨识。首先利用区域分解法和Galerkin方法证明了该系统弱解的存在唯一性,并以这些关键参数为辨识参数,以温度偏差为性能指标,构造了使性能指标最小的参数辨识模型,证明了该辨识参数的存在性,并采用本论文先前提出的混合加速遗传算法,利用中国第二十二次南极科学考察队所测量的2006年8月1日至8月31日南极中山站内拉峡湾的海冰温度数据求出了辨识参数,并运用已得到的辨识参数对2006年9月1日至9月30日的海冰温度进行了数值模拟,其计算结果同Zillman和Shine参数计算的结果进行了比较,优于Zillman和Shine参数所计算的结果,从而进一步完善了具有观测依据的海冰热力学模式中热源项的参数化方案。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 金亚秋,张俊荣,赵仁宇;海冰微波辐射的数值模式和遥感实验测量[J];遥感学报;1992年01期
2 俞慕耕,彭义平;北欧海冰概况[J];海洋预报;1995年02期
3 余加艾,陈伟斌,王仁树,刘钦政;海冰数值预报在海洋开发中的应用[J];海洋环境科学;1998年01期
4 白珊,吴辉碇;渤海的海冰数值预报[J];气象学报;1998年02期
5 赵玉春,孙照渤,王叶红;南、北极海冰的长期变化趋势及其与大气环流的联系[J];南京气象学院学报;2001年01期
6 季顺迎,岳前进,赵凯;渤海海冰动力学的质点网格法数值模拟[J];水动力学研究与进展A辑;2003年06期
7 董须瑜,孙延维,金洪太;用雷达观测海冰[J];海洋环境科学;1983年01期
8 秦大河;南极洲乔治王岛长城湾一年生海冰的发育特征和物理性质[J];冰川冻土;1991年02期
9 黄耀荣;海冰增长解析模式评述[J];气象科技;1994年03期
10 朱永春,黄士松;包含水分循环和海冰物理过程的气候模式及气候因子对海冰变化的影响[J];气象科学;1995年04期
11 李林普;海洋环境专题讲座 第四讲 海冰与冰荷载[J];中国海洋平台;1995年05期
12 李志军;芬兰海冰研究机构简介[J];海洋环境科学;1996年01期
13 李志军,康建成;北极生长的多年海冰晶体结构分析[J];冰川冻土;2001年04期
14 刘纪元;卫星遥感海冰监测技术研究课题通过验收[J];海洋预报;2001年01期
15 岳前进,季顺迎,于学兵;局地海冰数值预测的冰激结构响应计算[J];海洋工程;2003年02期
16 史培军,顾卫,谢锋,袁艺,景贵飞;辽东湾冬季海冰资源量的空间分布特征[J];资源科学;2003年03期
17 李培顺;海冰船舶调查有关边缘冰情判别[J];海洋预报;1995年03期
18 李志军,张占海,董西路,卢鹏;北极海冰生消过程关键指标的观测新技术[J];自然科学进展;2004年09期
19 张林,程展,任北期,李同娟;南极普里兹湾海冰数值模拟试验[J];海洋学报(中文版);2000年01期
20 李志军,孟广琳,严德成,金洪太,于永海;黄河口附近海冰导热系数的室内测试方法[J];海洋环境科学;1992年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 武皓微;庞永杰;;海冰的危害及其淡化利用[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(中)[C];2011年
2 崔宝同;邓飞其;刘永清;;时滞不确定分布参数系统的鲁棒稳定性[A];04'中国企业自动化和信息化建设论坛暨中南六省区自动化学会学术年会专辑[C];2004年
3 郭纪捷;;应用chirp声呐探测海冰的试验研究[A];2004年全国水声学学术会议论文集[C];2004年
4 唐述林;康建成;周尚哲;;2003年夏季威德尔海中部到普里茨湾之间海冰的分布特征及其反照率测算[A];中国地球物理学会第二十届年会论文集[C];2004年
5 孙波;何茂兵;康建成;温家洪;李院生;;探地雷达对北冰洋海冰的探测与分析[A];中国地球物理学会年刊2002——中国地球物理学会第十八届年会论文集[C];2002年
6 黄艺;沈楚玉;;一种改进的基于物理参数的Statz MESFET模型[A];1993年全国微波会议论文集(下册)[C];1993年
7 章建波;李杰;;框架结构物理参数在时域中的系统识别[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2002年
8 李东海;纪瀛皇;李明大;刘京宫;;一类分布参数系统的PID控制器设计[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
9 周凯;;基于机载多传感器系统的海冰航空遥测研究[A];第十四届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2003年
10 赵平;张向东;周秀骥;Moto Ikeda;殷永红;;北太平洋海冰异常对夏季东亚副热带季风降水影响的机制[A];推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集(上册)[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吕巍;海冰物理参数的辨识及热力学过程的数值模拟[D];大连理工大学;2008年
2 谭冰;海冰热力学参数辨识及脊帆特征研究[D];大连理工大学;2012年
3 张娜;渤海海冰预报及三维数值模拟研究[D];天津大学;2012年
4 刘玉萍;海冰影响冻融损伤的桥梁结构安全的机理及应用研究[D];山东大学;2012年
5 彭滔;分布参数系统的确定学习理论及其应用[D];华南理工大学;2011年
6 李春花;海冰在潮汐和波浪作用下的断裂机理研究[D];大连理工大学;2000年
7 杨宇;冰雪热力过程中物理参数辨识及高分辨率计算[D];大连理工大学;2012年
8 季顺迎;渤海海冰数值模拟及其工程应用[D];大连理工大学;2001年
9 李健;多类不确定分布参数系统自适应镇定[D];山东大学;2013年
10 曲月霞;海冰与近海结构物作用的物理模拟研究[D];大连理工大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李春亮;海冰离心脱盐理论与实验研究[D];天津大学;2010年
2 张萌萌;基于FLUENT的北极海冰三维温度场数值仿真和融化模拟[D];武汉理工大学;2013年
3 刘笑达;冰层内部物理参数综合试验装置的设计与研制[D];太原理工大学;2011年
4 林英;多时滞分布参数系统的滑模控制与稳定性[D];中国海洋大学;2011年
5 李紫麟;船舶在碎冰区航行的离散元模型及冰荷载分析[D];大连理工大学;2013年
6 李润祥;利用南极冰芯代用指标反演南印度洋近300年海冰变化[D];中国气象科学研究院;2012年
7 李谦;抛物线型分布参数系统的状态重构与点控制[D];上海交通大学;2010年
8 赵林;几类时滞不确定分布参数系统的滑模变结构控制研究[D];中国海洋大学;2011年
9 王文宇;海冰热力系统区域分解及连续性条件的控制[D];大连理工大学;2006年
10 崔世开;夏季北极浮冰理化及其生物学特性的研究[D];上海海洋大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 海科;白色灾害——海冰[N];大众科技报;2001年
2 王海;海冰:白色灾害还是白色资源[N];中国船舶报;2004年
3 通讯员 刘岩 常成;垦利:开展海冰防范救助气象服务[N];中国气象报;2010年
4 本报记者 孙彦;海冰严重与寒潮多雪有关[N];中国气象报;2010年
5 本报记者 丁雷;海冰——变害为利正当时[N];大连日报;2010年
6 记者 张维维;今年渤海湾不会出现大规模海冰[N];滨海时报;2011年
7 记者刘军 孟令晶;海冰侵扰秦皇岛[N];秦皇岛日报;2011年
8 实习生 潘文静 记者 段丽茜;我省沿海部分岸段遭遇25年来罕见海冰[N];河北日报;2010年
9 本报记者 周洁;海冰不期而至[N];中国气象报;2010年
10 李冰 本报记者 姜成坤 实习生 孙晓明;我市推出防抗海冰六项措施[N];大连日报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978