四维变分同化关键技术研究与并行计算
| 摘要 | 第1-15页 |
| ABSTRACT | 第15-19页 |
| 第一章 绪论 | 第19-32页 |
| ·研究背景 | 第19-21页 |
| ·国内外研究动态 | 第21-25页 |
| ·最优插值方法 | 第21-22页 |
| ·三维变分同化 | 第22-23页 |
| ·四维变分同化 | 第23-24页 |
| ·卡尔曼滤波 | 第24页 |
| ·变分同化并行计算 | 第24-25页 |
| ·四维变分同化中的若干关键技术 | 第25-28页 |
| ·四维变分同化理论研究 | 第25-26页 |
| ·背景误差协方差新模拟方法研究 | 第26页 |
| ·观测资料变分质量控制研究 | 第26页 |
| ·大规模最优化算法研究 | 第26-27页 |
| ·可扩展并行算法研究 | 第27页 |
| ·四维变分同化系统实现技术研究 | 第27-28页 |
| ·本文的主要工作与创新 | 第28-30页 |
| ·论文结构 | 第30-32页 |
| 第二章 四维变分同化理论研究 | 第32-43页 |
| ·引言 | 第32-33页 |
| ·四维变分同化算法研究 | 第33-41页 |
| ·基本算法推导 | 第33-34页 |
| ·多增量方法 | 第34-38页 |
| ·基于新控制变量转换的预条件 | 第38-41页 |
| ·增量形式的多分辨率4D-Var算法 | 第41-42页 |
| ·小结 | 第42-43页 |
| 第三章 背景场误差统计研究 | 第43-75页 |
| ·引言 | 第43-47页 |
| ·背景误差模型回顾 | 第43-46页 |
| ·先进4D-Var中需要的背景误差模型 | 第46-47页 |
| ·小波及其原理 | 第47-54页 |
| ·离散和广义框架 | 第48-49页 |
| ·球面上的广义紧框架 | 第49-51页 |
| ·球面小波函数构造 | 第51-54页 |
| ·背景误差统计方法 | 第54-59页 |
| ·全球4D-Var背景误差协方差表示 | 第55-58页 |
| ·背景误差统计量的估计方法 | 第58-59页 |
| ·基于小波的误差统计 | 第59-73页 |
| ·误差统计的具体计算步骤 | 第59-61页 |
| ·背景误差统计结果 | 第61-73页 |
| ·小结 | 第73-75页 |
| 第四章 变分质量控制研究 | 第75-90页 |
| ·引言 | 第75-77页 |
| ·VarQC基本原理 | 第77-80页 |
| ·不相关观测的VarQC算法 | 第77-79页 |
| ·相关观测的VarQC算法 | 第79-80页 |
| ·实现技术研究 | 第80-85页 |
| ·系统流程 | 第80-81页 |
| ·伴随计算 | 第81-82页 |
| ·资料拒绝阀值 | 第82页 |
| ·预分析 | 第82-83页 |
| ·风场变分质量控制 | 第83-84页 |
| ·变分质量控制参数反演 | 第84-85页 |
| ·数值试验与分析 | 第85-88页 |
| ·VarQC与OIQC的比较试验 | 第86-87页 |
| ·VarQC对预报的影响 | 第87-88页 |
| ·小结 | 第88-90页 |
| 第五章 最优化算法研究 | 第90-105页 |
| ·引言 | 第90页 |
| ·最优化算法原理 | 第90-94页 |
| ·最优化算法的一般形式 | 第90-91页 |
| ·共轭梯度法 | 第91-92页 |
| ·牛顿法 | 第92-93页 |
| ·拟牛顿法 | 第93-94页 |
| ·大规模无约束最优化算法 | 第94-100页 |
| ·线性共轭梯度法 | 第95-96页 |
| ·有限存储LBFGS方法 | 第96-99页 |
| ·离散截断牛顿法 | 第99-100页 |
| ·迭代时预条件的LBFGS方法 | 第100-104页 |
| ·小结 | 第104-105页 |
| 第六章 谱模式并行计算 | 第105-127页 |
| ·引言 | 第105-106页 |
| ·模式方程 | 第106-107页 |
| ·数值计算方法 | 第107-113页 |
| ·水平离散方案 | 第108-109页 |
| ·垂直离散方案 | 第109-111页 |
| ·时间离散方案 | 第111-113页 |
| ·算法分析 | 第113-115页 |
| ·计算流程 | 第113-114页 |
| ·数据相关性分析 | 第114-115页 |
| ·格点空间计算 | 第115-121页 |
| ·精简网格 | 第115-116页 |
| ·动力和物理过程计算 | 第116-120页 |
| ·半拉格朗日水平对流计算 | 第120-121页 |
| ·傅立叶变换 | 第121-122页 |
| ·勒让德变换 | 第122-123页 |
| ·半隐式谱计算 | 第123-124页 |
| ·基于三维数据转置的并行计算 | 第124-125页 |
| ·数值试验 | 第125-126页 |
| ·小结 | 第126-127页 |
| 第七章 四维变分同化并行计算 | 第127-140页 |
| ·引言 | 第127页 |
| ·算法分析 | 第127-129页 |
| ·观测空间并行计算 | 第129-133页 |
| ·观测资料划分策略 | 第130-131页 |
| ·基于类型的观测变量混合数据划分 | 第131-133页 |
| ·控制变量变换并行计算 | 第133-135页 |
| ·多阶段并行计算 | 第135-137页 |
| ·数值试验 | 第137-138页 |
| ·小结 | 第138-140页 |
| 第八章 四维变分同化系统设计实现 | 第140-158页 |
| ·前言 | 第140-141页 |
| ·四维变分同化系统流程设计 | 第141-147页 |
| ·计算流程 | 第141-142页 |
| ·多分辨率增量方法 | 第142-144页 |
| ·同化窗口和时间槽 | 第144-145页 |
| ·更新向量计算 | 第145-146页 |
| ·切线性/伴随模式积分 | 第146-147页 |
| ·YH4DVAR系统设计 | 第147-153页 |
| ·时序图 | 第149-150页 |
| ·核心作业步的顶层控制 | 第150-151页 |
| ·目标函数和梯度计算 | 第151-152页 |
| ·最优化控制 | 第152-153页 |
| ·模式轨迹和增量插值 | 第153页 |
| ·数值试验 | 第153-157页 |
| ·小结 | 第157-158页 |
| 结束语 | 第158-160页 |
| 致谢 | 第160-161页 |
| 参考文献 | 第161-172页 |
| 作者在学期间取得的学术成果 | 第172-173页 |
