一、考试要求
主要考查考生对海洋数值预报基础理论、基本方法和核心技术的理解与掌握、对海洋数值模式构建的基本原理与关键算法的掌握和应用。考查考生综合运用数值方法分析和解决海洋环境预报实际问题的能力,以及从事海洋数值预报相关科研工作的基本素养。
二、考试内容
1.海洋数值预报概述
海洋数值预报的定义与内涵,海洋数值模式建立的一般步骤,海洋数值模式的分类,海洋环流基本方程组,海浪能谱平衡方程,球坐标系方程等。
2.数值方法基础
有限差分方法,典型差分格式,差分方程基本性质,Lax等价定理,稳定性分析方法,典型差分格式稳定性,非线性计算不稳定,数值耗散和数值频散,修正方程,相速误差,常用插值方法,平滑的定义与目的,平滑与滤波方法,常用代数方程组求解方法等。
3.二维流场数值模式
深度平均二维流场模式基本方程组,一维网格及其数值效应,二维网格及其数值效应,二维流场模式的显式格式、隐式格式、ADI格式及预估-修正格式,岸边界,开边界,常见开边界方案,物理过程参数化定义,主要参数化方法,曲线网格,非结构网格等。
4.三维流场数值模式
二维流场模式的局限性,三维流场模式基本方程组及边界条件,垂向湍流粘性系数参数化,三维流场模式的分类,z坐标正压三维模式动力学模型,z坐标模式的优缺点,σ坐标变换,σ坐标三维流场动力学模型,σ坐标三维流场离散模型,σ坐标模式的优缺点,σ坐标模式经典误差及改进方法,经典POM模式的特点与结构,国际主流环流模式主要特点,我国自主环流模式及特点。
5.海浪数值模式
海浪数值预报常用方法,海浪谱定义及形式,海浪能谱平衡方程,源函数项,海浪模式的分代,典型的第三代海浪模式,我国自主海浪模式。
6.天文潮与风暴潮数值预报
天文潮数值预报原理,近海天文潮预报模型及边界条件,天文潮调和分析,基于调和常数的潮汐潮流预报;风暴潮数值预报基本思路,台风风场水平和垂向分布结构,经验关系式台风风场模型,梯度风原理台风风场模型,基于二维流场模式的风暴潮计算模型,风暴潮计算的边界处理等。
7.海洋环流与海浪数值预报
海洋环流数值预报基本思路,海洋环流数值模式设置,海浪数值预报基本思路,海浪数值预报模式的设置,混合型海浪数值模式,耦合模式与耦合器,COAWST耦合模式的耦合方案,海流在耦合模式中的作用,模式中的并行计算等。
8.资料同化方法
资料同化的定义及作用,观测系统与质量控制,最优插值法,多项式插值同化法、逐步订正法、变分同化法等常用同化方法。
三、考试形式
考试形式为闭卷、笔试,考试时间为2小时,满分100分。
题型包括:选择题(约30分)、判断题(约20分)、简答题(约30分)、分析推导类题等(约20分)。
四、参考书目
1.《海洋数值预报基础》,史剑,张文静,海洋出版社,2019年,第一版
2.《海洋数值模拟》,董昌明,科学出版社,2021年,第一版