FVCOM无规则网格海洋模型详解及应用
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更新于2024-08-05
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"FVCOM模式使用说明翻译版"
FVCOM( Finite-Volume Coastal Ocean Model,有限体积海岸海洋模型)是一种无规则网格的数值模型,用于模拟和预测海洋动力学、水文物理以及生态过程。该模型适用于复杂的海岸线环境,能够处理各种几何形状的网格,提供高精度的海洋流动计算。
**第二章:模型公式**
FVCOM基于流体动力学的原始方程,包括在直角坐标系和球面坐标系下的控制方程。在直角坐标系下,模型使用原始方程进行离散化处理;在[pic]-坐标系统中,控制方程确保了流体运动的描述;二维(垂直积分)方程关注垂直方向上的水流特性。模型还考虑了湍流闭合模型,如水平扩散系数和垂直旋转粘性,以模拟海洋中的混合现象。
**第三章:有限体积离散法**
FVCOM采用不规则三角网格设计,确保在笛卡尔坐标系下的离散方法能准确捕捉复杂的地理特征。外部和内部模式的运输一致性保证了流场的稳定性和精度。干/湿处理方法处理水体表面的变化,包括标准方法和Isplit的上限方法。此外,球坐标系下的有限体积离散进一步增强了模型对地球曲率的适应性。
**第四章:外部强迫**
模型受到多种外部强迫的影响,包括风应力、热通量、降水/蒸发、潮汐强迫等。FVCOM还允许添加来自海岸或江河的流量,如TCE和MCE方法。水平分辨率和时间步长的规范化确保了计算效率和稳定性。底部输入地下水的处理则考虑了盐度平衡和地下水的完全输入格式。
**第五章:开边界处理**
开边界条件的设置是模型的关键部分,包括初始设定和通用辐射开边界条件。FVCOM还引入了新的有限体积开边界条件模块,以更精确地模拟开放海域和海岸区的相互作用。
**第六章:数据同化方法**
FVCOM支持多种数据同化技术,如推导方法、最优插值(OI)方法、卡尔曼筛选(包括减小序列卡尔曼筛选、集合卡尔曼筛选、集合平方根卡尔曼过滤和集合变换卡尔曼筛选)。这些方法使模型能够融合观测数据,提高预报精度。
**第七章:FVCOM沉积模块**
沉积模块控制着海底沉积物的运动和沉积过程,通过控制方程描述颗粒物的行为,并提供了简单的测试案例来验证模型性能。
**第八章:FVCOM生物模块**
FVCOM的生物模块(FBM)可模拟海洋生态系统,包括NPZ模型(养分-浮游植物-浮游动物模型)、磷限制低养分层食物网模型等多个物种模型。FBM通过一系列方程和函数描述生物过程,用户可以根据需求选择合适的生物模块。
FVCOM是一个高度灵活和复杂的模型,能够处理多方面的海洋过程,从物理动力学到生物地球化学,为科学研究和环境管理提供了强大的工具。
2021-08-15 上传
2022-09-24 上传
2023-07-27 上传
2024-09-11 上传
2023-12-19 上传
2023-05-15 上传
2023-06-07 上传
2024-02-03 上传
2023-05-29 上传
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