文档介绍：国家海洋局第二海洋研究所
硕士学位论文
σ坐标海洋模式水平压力梯度计算的高阶方法
姓名:王俊
申请学位级别:硕士
专业:@
指导教师:许东峰
@
国家海洋局第二海洋研究所硕士学位论文
摘要
σ坐标海洋模式由于其自身的优点,在对近岸海洋环境的模拟中有广泛的
应用。但是,采用σ坐标系统的一个最大的不足就是不能很好的处理陡峭地形,
容易产生较大的水平压力梯度误差。本文在 Shchepetkin 等人的工作基础上,提
出用五阶多项式拟合法来计算水平压力梯度误差。
利用 POM 模式对理想海山的诊断和预报计算,本文比较了标准密度雅克比
法、z 坐标线性插值法、四阶精度有限差分法、权重密度雅克比法、三阶多项式
拟合法和五阶多项式拟合法等多种降低水平压力梯度误差的方法。从最终的结果
可以看出,在诊断计算中,z 坐标线性插值法降低水平压力梯度误差的效果最好,
其最大误差流速只有标准密度雅克比法的 %,但计算时间增加了 %;五
阶多项式拟合法较三阶多项式拟合法也有所提高,计算得到的最大误差流速是标
准密度雅克比法的 %,是三阶多项式拟合法的 %,计算时间分别增加了
%和 %。在预报计算中,五阶多项式拟合法降低水平压力梯度误差的效
果最好,最大误差流速相对于标准密度雅克比法和三阶多项式拟合法分别减少了
66%和 17%,单位质量平均动能分别减少了 %和 %,而计算时间只是增
加了 %和 %。
因此,本文提出的五阶多项式拟合法是计算水平压力梯度一种较好的方法。

关键词:水平压力梯度误差;高阶精度;POM 模式
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国家海洋局第二海洋研究所硕士学位论文
Abstract
The using of sigma coordinate ocean model may cause large horizontal pressure
gradient error when dealing with steep topography. Base on Shchepetkin's work, fifth
order polynomial fit scheme is used pute the horizontal pressure gradient.
Prognostic calculation and diagnostic calculation of the idealized seamount case
in POM are used pare different methods puting horizontal pressure
gradient, such as standard density Jacobian scheme, z level linear interpolate scheme,
fourth order scheme, weighted density Jacobian scheme, third order polynomial fit
scheme and fifth order polynomial fit scheme. In the diagnostic calculation, z level
linear interpolate scheme is the best way to reduce the error, and fifth order
polynomial fit scheme is better than third order polynomial fit scheme. In the
prognostic calculation, fifth order polynomial fit scheme is the best. Compared with
standard density Jacobian scheme and third order polynomial fit scheme, maximum
error velocity of fifth order polynomial fit scheme reduces 66% and 17% , mean
ic energy reduces % and %, putational cost increases % and
%.
It shows that the fifth order polynomial fit scheme is t