海洋模拟-sigrahp大会论文
海洋科学中基于海洋模式模拟的海浪预测研究
海洋科学中基于海洋模式模拟的海浪预测研究随着海洋科技的不断发展,海洋模式模拟技术已经成功地应用在了海洋预报领域中。
其中海浪预测是一项至关重要的工作,它能够为海上航行、海洋工程、沿海渔业等领域的安全保障提供有力的支撑和保障。
基于海洋模式模拟的海浪预测研究正在成为当前海洋预测研究的重要方向。
一、海浪预测技术的概述海浪预测技术主要是指利用物理、数学、气象学等相关学科对海洋环境中的海流、风、温度、盐度等物理因子进行分析、建模和模拟,最终通过模型训练得到一套科学、准确的预测结果。
而海浪模拟技术是海浪预测技术中的一项重要技术手段,它是通过计算机对海洋环境中的水动力学、气象学和海洋地形的作用进行数值模拟,从而得出海浪高度、方向、周期等重要信息。
二、海洋模式模拟技术在海浪预测中的应用1. 海洋模式模拟技术的基本原理:海洋模式模拟技术是建立在对环流、水体结构及物理、化学过程等物理模型的数值模拟基础之上。
这种方法不仅可以对海洋动力学、热力学和化学参数进行定量分析,而且可以从时间和空间两个方面对海洋环境作出定量预测。
2. 预测海浪高度、方向、周期等关键参数:基于海洋模式模拟技术的海浪预测可以预测未来一段时间内的海浪状况,包括海浪高度、方向、周期等关键参数,并且还可以对浪形、层次和传播情况进行分析预测,从而为海洋工程、沿海渔业等方面提供更为准确的数据支持。
3. 海浪预报的优势:相比传统的经验预报和统计预报,基于海洋模式模拟技术的海浪预测具有更高的预测精度、更广的适用范围、更强的实用性,能够对复杂的海洋环境进行更为准确的预测和分析,因此被广泛应用在海军、海事、船舶、海洋石油天然气等行业中。
三、海洋模式模拟技术的局限性及未来发展趋势1. 模型参数的不确定性:海洋模式模拟技术在应用过程中需要对大量的环境参数进行测量和采集,这些参数的测量精度和准确性对预测结果具有极大的影响,因此传感器和数据采集装置的技术水平及数据处理的方法对模型预测结果的准确性具有重要意义。
海洋环境模拟与预测技术设计
海洋环境模拟与预测技术设计1. 研究背景与意义海洋环境是地球上最广阔的生态系统之一,对全球气候变化、生态系统平衡以及人类社会的可持续发展具有重要影响。
然而,海洋环境的复杂性和不可预测性使得对其进行准确模拟和预测成为一项具有挑战性的任务。
为了更好地理解和保护海洋环境,海洋环境模拟与预测技术设计成为了当今海洋科学研究的重要方向。
2. 海洋环境模拟技术设计2.1 数值模型数值模型是进行海洋环境模拟与预测的基础工具之一。
通过数学方程对流体运动、热传输、盐度变化等进行描述,并借助计算机技术进行数值求解,可以得到海洋中各种物理过程的时空分布。
常用的数值模型包括地球系统模式(ESM)、大气-海洋耦合模式(AOGCM)、波浪动力学模型等。
2.2 数据同化数据同化是将观测数据与数值模型相结合,通过优化算法将观测数据融合到数值模型中,以提高模型的准确性和可靠性。
常用的数据同化方法包括最优插值方法、卡尔曼滤波方法、变分同化方法等。
数据同化可以有效地改善数值模型的初始场和边界条件,提高海洋环境模拟和预测的准确性。
2.3 网格划分与离散化海洋环境模拟与预测需要对海洋空间进行离散化处理,将连续的物理过程转化为离散的数值计算问题。
网格划分是将海洋空间划分为若干个小区域或网格单元,常用的网格包括经纬度网格、正交曲线坐标网格等。
离散化是对物理过程进行数值逼近,常用的方法包括有限差分法、有限元法、有限体积法等。
3. 海洋环境预测技术设计3.1 气象与气候预测气象与气候对海洋环境起着重要影响。
气象预测可以通过数值天气预报模型对大气运动进行模拟,从而提供风速、风向等重要参数供海洋环境模型使用。
而气候预测则是对长期气候变化进行预测,可以为海洋环境的长期变化趋势提供参考。
3.2 海洋动力学预测海洋动力学预测是对海洋流场的变化进行模拟和预测,包括海流、海表面高度、海温等。
通过数值模型和数据同化技术,可以对海洋动力学过程进行准确模拟,并提供实时的流场信息,为航行安全、渔业资源管理等提供重要参考。
虚拟海洋场景的实时模拟研究与实现
t n s se a e nP r nn i u ep s ina d w v at lsi p ee td i t , el os n rjce r c — i y tm i b s do e l o es p r o io n a ep r c rs n e .F r l P r nn i a d p o tdg i t h o s i s t ie s sy i e e d e
W ANG Rui ,GU n s n,W EISui Yo g— ha ,CH ENG Hon g
( y La o ao y o n e l e tC mp tn n i n l o e sn fM i it y o u a in,An u ie st , Ke b r t r fI t l g n o i u i g a d S g a Pr c s i g o n s r fEd c t o h i Un v r iy H e e 2 0 3 ,Ch n ) fi 3 0 9 ia Ab ta t To i c e s h e lt n u h n iiyo i u l c n y tm ,a me h d f rt er a-i emo ei g o c a ni a src : n r a e t e r a- i a d a t e t t f r a e e s se me c v t s t o o h e lt d l fo e n a m — m n
fs ads l apo c f rdt h pc l a eef t d et bet t n i l ,ietbi lmiainm dl y at n i e p rahi of e tesei v f cs u Oo jc moi .Fn l t sa lhiu n t o e b mp s e o aw e o ay s l o
海洋应用中的潮汐Side Discharge HP模型说明书
Refrigerant Lineset (e)
(a) Certified in accordance with the Air-Source Unitary Air-conditioner Equipment certification program, which is based on AHRI standard 210/240. (b) Calculated in accordance with Natl. Elec. Codes. Use only HACR circuit breakers or fuses. (c) Standard line lengths – 150’, Standard lift – 50’ Suction and Liquid line. For Greater lengths and lifts refer to refrigerant piping software Pub#32–3312–0*
F.L. AMPS
0.64
0.64
0.64
OUTDOOR COIL – TYPE
PLATE FIN
PLATE FIN
PLATE FIN
REFRIGERANT
6 LBS., 9 OZ
6 LBS, 9 OZ
6 LBS, 13 OZ
LINE SIZE – IN. O.D. GAS (c)
3/4
3/4
7/8
BAYWIND100
BAYWIND100
BAYLOAM107A
Wall Mount Kit
BRK05033 (d)
BRK05033(d)
BRK05033(d)
Wind Baffle Kit
BAYWIND100
海洋工程装备的虚拟仿真与模拟技术研究
海洋工程装备的虚拟仿真与模拟技术研究随着科技的不断进步和应用的推广,虚拟仿真与模拟技术在海洋工程装备领域的应用越来越广泛。
海洋工程装备的虚拟仿真与模拟技术研究旨在通过计算机技术模拟真实海洋环境,提供高效、安全、低成本的工程解决方案。
海洋工程装备包括潜水器、遥操作机器人、海底设备、海上平台等,这些设备常常需要在极端的海洋环境下工作,如高温、高压等。
因此,对其进行虚拟仿真与模拟技术研究,有助于提前发现问题、优化设计,并降低实际操作中的风险。
首先,海洋工程装备的虚拟仿真与模拟技术可以提供设备的性能测试和优化设计。
通过建立设备的三维数学模型,并将其导入虚拟仿真软件中,可以模拟设备在不同的海洋环境中的工作情况。
这样的仿真不仅可以模拟设备的运动轨迹和受力情况,还可以模拟不同工作场景下的情况,如海浪冲击、海水压力等。
通过对仿真结果的分析和比对,可以提前发现设备存在的问题,并进行设计上的调整和优化,从而提高设备的性能和可靠性。
其次,海洋工程装备的虚拟仿真与模拟技术可以提供室内外培训和操作模拟。
在实际操作过程中,海洋工程装备的操作人员需要面对复杂的操作环境和情况。
通过虚拟仿真技术,可以将真实的操作情景模拟在计算机软件中,操作人员可以在虚拟环境中进行训练和模拟操作。
这样的培训和操作模拟能够提高操作人员的技能水平,减少操作失误,降低事故风险。
另外,虚拟仿真与模拟技术还可以用于海洋工程装备的维护和故障诊断。
海洋工程装备在使用过程中,由于长时间的海洋侵蚀、物理作用等原因,会出现磨损、腐蚀、故障等问题。
通过虚拟仿真与模拟技术,可以建立设备的数学模型,并模拟设备在不同的运行情况下的维护和故障诊断过程。
这样的仿真和模拟可以帮助维修人员更好地理解设备的工作原理和故障模式,并采取相应的维修措施,提高维修效率和质量。
虚拟仿真技术在海洋工程装备领域还可以提供虚拟设备的操控和遥感监测。
通过虚拟仿真技术,可以建立设备的操纵系统模型,并模拟真实的操纵过程。
利用超级计算技术进行海洋模拟的最佳实践
利用超级计算技术进行海洋模拟的最佳实践海洋模拟是利用数值方法研究海洋运动、海洋生态系统以及海洋气候变化等问题的重要手段。
随着计算机硬件和软件的不断进步,超级计算技术逐渐成为海洋模拟的重要工具之一。
本文将探讨利用超级计算技术进行海洋模拟的最佳实践。
首先,利用超级计算技术进行海洋模拟需要选取适当的数值模型。
海洋模型通常基于海洋动力学和物理过程的方程组建立,包括复杂的非线性和时空耦合过程。
对于海洋模拟而言,一般选择Navier-Stokes方程、热传导方程、海洋浮力等方程作为基础模型,并结合实际问题引入其他物理参数。
超级计算技术可以有效地处理这些复杂的方程组,并能够提供高分辨率、高精度的模拟结果。
其次,高性能计算机的硬件和软件配置也是进行海洋模拟的关键。
超级计算机具备强大的计算和存储能力,可以处理大规模海洋模拟所需的海量数据和复杂计算。
在硬件方面,超级计算机应配置大量的计算节点和高速互连网络,以保证模拟过程的并行计算效率。
在软件方面,高效的并行计算软件平台和优化的算法实现是确保海洋模拟高性能运行的关键。
此外,针对海洋模拟的特点,超级计算技术还应具备高度的可扩展性。
海洋模拟通常需要处理数以亿计的网格点,因此计算规模很大。
超级计算技术要能够支持模拟算例的快速扩展和灵活调整。
这要求高性能计算机具备可扩展的处理能力和存储容量,并能够有效地支持大规模并行计算,以满足不同尺度和复杂程度的海洋模拟需求。
此外,利用超级计算技术进行海洋模拟的最佳实践还包括数据预处理和后处理。
在进行海洋模拟之前,需要对输入数据进行预处理,包括提供初始条件、边界条件以及外部强迫项。
超级计算技术可以通过高效的数据管理和预处理技术,实现对大规模输入数据的处理和准备。
在模拟结果得到后,需要进行后处理,包括数据分析、可视化等,以便更好地理解和利用模拟结果。
超级计算技术可以提供高效的数据存储和处理能力,以满足后处理的需求。
最后,利用超级计算技术进行海洋模拟的最佳实践还应包括合理的计算时间管理和任务调度。
物理海洋学中的气候变化模拟与预测
物理海洋学中的气候变化模拟与预测随着科技不断进步,人们对气候变化的关注越来越高。
气候变化对人类生产生活带来的影响不容忽视,为了更好地应对气候变化,许多科研人员在物理海洋学领域开展了相关的研究。
1. 物理海洋学物理海洋学是研究海洋物理特性以及它们产生的各种现象、过程的学科。
其中包括海表面温度、海洋流场、海水密度、海洋波浪等。
由于海洋是地球上最大的储存热量和物质的媒介之一,因此物理海洋学对于研究气候变化非常重要。
2. 模拟技术气候变化模拟是通过运用计算机模拟技术,对全球气候、气候系统进行预测的过程。
而菲尔兹海洋模式是一种基于物理海洋学原理建立的海洋模拟系统,广泛应用于气候变化的研究中。
模拟技术通过数值计算的方式,将气候系统中的各种物理条件、因素都输入进计算机,然后通过模型的建立,以数值结果进行气候系统的模拟。
这种模拟技术具有较高的可信度,同时能够定量记录各种气候变化过程中的数据。
3. 模拟与预测菲尔兹海洋模式能够利用已有的海洋观测数据,建立气候变化的模拟方程,并通过数值计算,预测未来气候变化的走向。
这种模拟与预测可以对气候变化提前进行预测,并在一定程度上对气候变化进行控制。
4. 结论物理海洋学中的气候变化模拟和预测是当前环保工作中的一个重要方面。
通过对气候变化进行模拟和预测,能够让我们提前了解将要出现的气候变化过程,从而采取更及时、更有效的应对措施。
同时,应加强对气候变化模拟技术的研究和开发,提高模拟的准确性,为有关工作提供更准确的数据和分析结果。
相信在不久的将来,物理海洋学领域中的气候变化模拟和预测将会被更广泛地应用于环保工作中,为我们的生存环境进行更好的保护。
海洋科学论文
海洋科学论文海洋及其丰富的各类资源对人类社会未来发展所具有的重要意义和作用,店铺为大家整理的海洋科学论文,希望你们喜欢。
海洋科学论文篇一浅析海洋功能区划摘要21世纪是海洋的世纪。
工业革命以来,人口的激增和技术的进步使人类对于陆地的开发使用日益过度,资源与环境的各种问题暴露无遗。
于是人类的视野和活动领域开始转向海洋以解决人口增长、资源短缺和环境恶化等一系列问题。
豍面对我国如此富饶的海洋资源我们如何在发掘其潜力的同时避免破坏,理念的创新和制度的改革必不可少。
关键词海洋功能区划区划现存问题区划建议作者简介:王广卉,大连海事大学。
中图分类号:D920.4文献标识码:A文章编号:1009-0592(2013)08-166-02一、海洋功能区划的概念海洋功能区划制度是我国海洋行政主管部门在20世纪80年代末提出并组织实施的一项重要海洋管理制度。
国家海洋局会同国务院有关部门和沿海省、自治区、直辖市政府于1989年~1993年和1998年~2001年开展了两次大规模的海洋功能区划工作,1982年通过、1999年修订的《海洋环境保护法》第二条对海洋功能区划作了原则性规定。
1999年12月,国家环境保护总局颁布了《近岸海域环境功能区管理办法》,对如何划定和管理近岸海域环境功能作了具体规定。
《海域使用管理法》针对我国海域开发利用中存在的秩序混乱等现象,在第二章中专门规定了海洋功能区划制度。
豎为了合理使用海域、保护海洋环境、促进海洋经济的可持续发展,依据《中华人民共和国海域使用管理法》、《中华人民共和国海洋环境保护法》及国家有关法律法规和方针、政策,于2002年制定了《全国海洋功能区划》。
海洋功能区划是根据海域的地理位置、自然资源状况、自然环境条件和社会需求等因素而划分的不同的海洋功能类型区,用来指导、约束海洋开发利用实践活动,保证海上开发的经济、环境和社会效益。
同时,海洋功能区划又是海洋管理的基础。
二、规定海洋功能区划的原因(一)我国海洋的可利用性海洋“兴渔盐之利,行舟楫之便”,为国民的生产生活提供了包括生物、矿产、航道港口、海水、旅游等多种重要资源。
基于高性能计算的大规模海洋模式数值模拟与预测
基于高性能计算的大规模海洋模式数值模拟与预测海洋是地球上占据广阔面积的一个关键部分,它的动态变化对于气候系统的运行和全球环境的稳定性至关重要。
为了更好地理解海洋的行为和预测未来的海洋变化,科学家们采用了一种基于高性能计算的大规模海洋模式数值模拟与预测的方法。
大规模海洋模式数值模拟是通过将海洋划分为离散的网格点,并根据物理原理与方程组进行计算模拟的一种方法。
这些模型包含了海洋的动力学,热力学和化学过程,能够追踪海洋中的水流、温度、盐度、氧含量等重要参数的变化。
通过数值模拟,科学家们能够更好地理解和研究海洋系统的运行机制。
高性能计算是实现大规模海洋模式数值模拟的关键技术支撑。
海洋系统是一个巨大而复杂的系统,需要处理大量的数据和复杂的计算任务。
传统的计算方法已经无法满足对海洋模拟的需求。
而高性能计算通过利用并行计算和分布式计算的技术,能够将大规模的计算任务分解为多个子任务并同时进行处理,大大提高了计算的效率和准确性。
高性能计算的应用使得海洋模式数值模拟的规模得以扩展,能够模拟和研究更大范围、更复杂的海洋系统。
科学家们可以利用这些模拟结果来研究海洋生态系统的保护与管理,预测气候变化对海洋的影响,以及开展复杂的海洋工程建设和资源开发等。
大规模海洋数值模拟与预测的应用领域非常广泛。
其中之一是气候变化研究。
气候是地球气候系统的长期统计结果,受到地球的大气和海洋的相互作用影响。
通过模拟海洋环流和温度变化,科学家们能够预测未来的海洋温度变化,从而更好地预测全球气候变化趋势。
这对于制定应对气候变化的政策和措施具有重要意义。
此外,海洋模式数值模拟还可以应用于海洋灾害预警和风险评估。
海洋灾害如飓风、海啸、海洋酸化等会对海岸线沿岸的人们和物质造成巨大威胁。
通过模拟和预测海洋系统的变化,科学家们可以提前预警并评估潜在的风险,从而降低灾害造成的损失和风险。
另外,海洋资源开发和环境保护也是海洋模式数值模拟与预测的重要应用领域。
海洋生态系统的生态过程模拟与的方法研究
海洋生态系统的生态过程模拟与的方法研究海洋生态系统是地球上最庞大、最丰富的生态系统之一,对于人类的生存和发展具有重要的意义。
为了更好地了解海洋生态系统中的生态过程和进行可持续管理,科学家们开始利用模拟和建模的方法进行研究。
本文将介绍海洋生态系统的生态过程模拟与研究方法,以及相关的应用。
一、海洋生态系统的生态过程模拟方法1. 生态过程模拟的概念生态过程模拟是指利用数学模型和计算机仿真技术,对海洋生态系统中的生物和非生物过程进行定量模拟和预测的方法。
通过模拟和预测,可以揭示海洋生态系统中各种生物间的相互作用、物质的循环过程以及环境因素对生态系统的影响。
2. 模型建立的基本步骤(1)问题定义:确定研究对象和研究目标,明确需要解决的科学问题。
(2)模型选择:根据研究对象和研究目标,选择合适的模型类型,并确定适用的数学方法和计算机模拟技术。
(3)参数设定:根据实际观测数据和文献资料,确定模型的参数值。
(4)模型校正:利用已知的观测数据,通过模型运行和调整参数,使模拟结果与实际情况相符。
(5)模型验证:利用未知的观测数据,验证模型的预测能力,并对模型进行进一步的改进和优化。
3. 常用的生态过程模拟模型(1)生物群落模型:用来模拟和预测海洋生物群落的动态变化,包括物种的分布和丰度变化等。
(2)生物地球化学模型:用来模拟和预测海洋生态系统中物质循环的过程,如营养盐的输入、转化和输出。
(3)生态毒理模型:用来模拟和预测海洋生态系统中的污染物传输和生物毒性效应。
二、海洋生态系统的生态过程研究方法1. 野外调查和实验野外调查是了解海洋生态系统种类组成、丰度和分布格局的重要方法。
通过航次观测、渔业资源调查等方式,可以获得大量的实地数据。
实验研究则可以在受控的条件下,研究特定环境因素对海洋生态系统的影响。
2. 遥感技术利用遥感技术可以获取海洋生态系统的遥感影像数据,通过对影像进行分析和解译,可以了解海洋生态系统的空间分布和动态变化。
海洋生态学论文5100字_海洋生态学毕业论文范文模板
海洋生态学论文5100字_海洋生态学毕业论文范文模板海洋生态学论文5100字(一):海洋生态学实践教学的系统模型馆建设论文摘要:为进一步开展海洋生态学实践教学,设计规划了以仿真模型为基础的海洋生态系统模型馆。
该模型馆利用仿真模型将六大海洋生态系统进行室内还原,实现了海洋生态实践教学尤其是野外调查模拟实践活动的可持续开展。
文章叙述了模型馆的设计理念和方案,讨论了基于仿真模型的实践教学方式及其实际意义。
实践表明,以模型辅助教学的教学模式由于其价格低廉、重复使用性强等特性而易于推广,对自然科学的实践教学、理论教学以及科普宣传工作均起到了借鉴作用。
关键词:海洋生态学;实践教学;仿真模型0引言我国作为海洋大国,拥有广泛的海洋战略利益,我们要提高海洋资源开发和保护海洋生态环境能力,推动海洋经济和循环利用型转变,同时要大力发展海洋科学技术,推动海洋科技向创新引领型转变[1-2]。
随着国家对海洋科学人才数量和质量需求的不断提高,我国高等海洋教育的规模不断扩大发展[3]。
目前,清华大学、中山大学、浙江大学、厦门大学等近3 0所普通全日制高校已设立有独立的海洋学院,更多的院校开设了海洋科学相关专业。
海洋科学是实践性很强的学科,充分的实验教学和野外调查实践是海洋科学教育的必要手段[4]。
与普通生态学实践教学不同,海洋生态学实践教学尤其是野外调查实践部分,由于海洋生境的限制,必须借助于船舶、潜水装置、水下摄影机等昂贵的仪器设备,高额的费用成为众多院校实践教学的受限因素。
为此,提出建设一个海洋生态系统模型馆,利用模型辅助教学,积极配合海洋生态学实践教学工作的开展。
1模型馆的构成模型馆以南海海域为模板,以水深为标尺,构建从陆架到洋盆的地理形态,选取亚热带海域典型海洋生态系统:红树林(mangrove)、海草床(seagrassbeds)、珊瑚礁(coralreef)及远洋(pelagiczone)、海底冷泉(coldseep)、海底热泉(hotsp ring)6大典型海洋生态系统为主体进行建设(见图1、2),各系统通过还原展示生境、物种及物种行为,对其种内种间关系、一般食物网、能流特点及生态功能进行诠释。
利用超级计算技术进行海洋模拟的最佳实践
利用超级计算技术进行海洋模拟的最佳实践超级计算技术在海洋模拟中的最佳实践随着科技的不断发展,超级计算技术在各个领域得到了广泛的应用,其中之一就是海洋模拟。
海洋模拟是指通过计算机模拟海洋的物理、化学和生物过程,以评估和预测海洋环境的变化。
本文将探讨如何利用超级计算技术进行海洋模拟的最佳实践。
首先,超级计算技术具有强大的计算能力和高效的数据处理能力,这使得它成为处理复杂海洋模拟模型的理想选择。
海洋模拟模型通常需要考虑海洋的动力学、热力学、化学反应和生物过程等多个方面,这样的模型需要大量的计算资源来运行。
超级计算机可以提供高性能的并行计算,能够快速地解决大规模的海洋模拟问题。
其次,超级计算技术可以帮助研究人员更好地理解和预测海洋环境的变化。
海洋是地球上最复杂和多变的环境之一,海洋模拟可以帮助我们了解海洋中各种物理、化学和生物过程之间的相互作用以及它们对海洋环境的影响。
通过运行海洋模拟模型,研究人员可以模拟海啸、海流、气候变化等各种事件,并预测其对海洋生态系统和人类活动的影响。
然而,利用超级计算技术进行海洋模拟也面临一些挑战。
首先,海洋模拟模型需要大量的数据支持,包括海洋观测数据、气象数据和海洋生物数据等。
如何高效地获得和处理这些数据是一个挑战。
其次,海洋模拟模型的参数选择和精度控制也是一个关键问题。
不同的参数选择和不同的模型配置可能会产生不同的模拟结果,因此在进行海洋模拟时需要仔细调整模型参数和验证模型的可靠性。
在实践中,有几项关键的工作可以帮助我们更好地利用超级计算技术进行海洋模拟。
首先,海洋模拟需要建立一套完整的观测系统,以收集海洋环境的实时数据。
观测系统可以包括传感器网络、卫星遥感和海洋观测船等,这些数据可以用于校正和验证模型的准确性。
其次,海洋模拟需要建立高质量的海洋模拟模型。
模型应考虑到海洋中的物理、化学和生物过程,并根据实际需要选择适当的分辨率和参数。
模型的准确性和可靠性是进行海洋预测和决策的重要基础。
模拟联合国海洋生物问题
模拟联合国海洋生物问题
模拟联合国综合实践活动课程
主题:海洋生物问题
为促进综合实践活动课程的建设和课程资源的积累,进一步推进综合实践活动课程实施的常态化、规范化。
2019年3月15日,xx市xx区xx之梦小学开展了第一届模拟联合国大会(Model United Nations)综合实践课程,该校四年级一班全体师生以及部分家长代表参加此次大会。
同学们扮演中国、英国、美国等不同八个国家的外交官,围绕“海洋生物的保护”这一议题展开深入讨论并通过决议。
会上,代表们遵循议事规则,在会议主席团的主持下,通过演讲来阐述观点,为了“国家利益”辩论、磋商、游说。
他们与友好的国家沟通协作,解决冲突;围绕大会议题提出“船只污染对海洋生物的影响”和“大气污染危及海洋生物”等问题,通过写作决议草案、修正案和投票表决来推进国际问题的解决。
通过参加模拟联合国综合实践活动课程,同学们亲身经历联合国多边议事机构的运作方式、基础国际关系与外交知识,并了解了世界发生的大事对他们未来的影响,了解自身在未来可以发挥的作用。
参加模拟联合国综合实践活动课程的家长表示:非常感谢学校提供这样的综合实践活动课程,孩子们不仅可以增长见识还能提高个人
综合能力,如演讲口才、社交水平等,更能拓展国际视野,对国际问题关注和思考,增强社会责任感。
海洋气候模型的应用与挑战
海洋气候模型的应用与挑战在我们生活的这颗蓝色星球上,海洋占据了超过七成的面积,其对全球气候的影响至关重要。
为了更好地理解和预测海洋在气候系统中的作用,科学家们开发了海洋气候模型。
这些模型在气候研究、天气预报、资源管理等多个领域发挥着关键作用,但同时也面临着一系列的挑战。
海洋气候模型是基于物理、化学和生物过程的数学表述,通过计算机模拟来再现海洋的气候特征和变化。
它们能够模拟海洋的温度、盐度、海流、海浪、海冰等多种要素,以及这些要素之间的相互作用。
在实际应用中,海洋气候模型的价值不可小觑。
首先,它们在气候变化研究中扮演着重要角色。
通过模拟过去和未来的海洋气候状况,科学家可以评估人类活动对气候的影响,为制定应对气候变化的政策提供科学依据。
例如,模型可以预测随着温室气体排放的增加,海洋温度上升的幅度、海平面上升的速度以及海洋生态系统可能受到的冲击。
其次,海洋气候模型对于天气预报也具有重要意义。
海洋的状况会对大气环流产生影响,进而影响天气。
准确的海洋模型能够帮助气象学家更准确地预测风暴、飓风等极端天气事件的发生和发展,提前为人们提供预警,减少灾害损失。
此外,在海洋资源管理方面,模型也能大显身手。
比如,它们可以帮助渔业管理者了解海洋生态系统的动态,合理规划渔业资源的开发,确保渔业的可持续发展。
同时,对于海洋能源的开发,如潮汐能、波浪能等,模型可以评估其潜力和分布,为能源开发提供决策支持。
然而,海洋气候模型的发展并非一帆风顺,面临着诸多挑战。
首先是模型的复杂性和不确定性。
海洋是一个极其复杂的系统,涉及到众多相互关联的物理、化学和生物过程。
目前的模型虽然在不断完善,但仍然无法完全准确地描述所有这些过程,这就导致了模型结果存在一定的不确定性。
例如,海洋中的湍流、中小尺度的海流等现象,目前的模型还难以精确模拟。
其次,数据的质量和数量也是一个限制因素。
模型的准确性很大程度上依赖于输入数据的质量和完整性。
但在实际观测中,海洋数据的获取往往面临诸多困难,比如广阔的海域、恶劣的海洋环境等,导致观测数据存在空间和时间上的不均匀性和缺失。
近海海洋生态调查虚拟仿真实验的设计与实践
近海海洋生态调查虚拟仿真实验的设计与实践作者:孙际佳陈骁张晓勇于宗赫何玉慧来源:《现代信息科技》2022年第08期摘要:海洋生态调查是海洋科学专业学生必须掌握的基本实践技能,然而出海调查受场所限制且实施成本高、周期長、具有较高风险性,实践教学难以开展。
针对这一现状,采用Unity 3D 仿真技术,设计并开发了由出海安全、游泳动物调查、大型底栖生物调查、浮游生物调查和微生物调查5个功能模块构成的“近海海洋生态调查虚拟仿真实验”系统。
采用虚实结合的教学方式,激发了学生的学习兴趣,提高了实验教学质量,有助于海洋科学创新人才的培养。
关键词:海洋;生态调查;虚拟仿真;实验教学中图分类号:TP391.9;G434 文献标识码:A文章编号:2096-4706(2022)08-0138-04Design and Practice of Virtual Simulation Experiment of OffshoreMarine Ecological InvestigationSUN Jijia, CHEN Xiao, ZHANG Xiaoyong, YU Zonghe, HE Yuhui(College of Marine Sciences, South China Agricultural University, Guangzhou 510642,China)Abstract: Marine ecological investigation is a basic practical skill which must be mastered by students majoring in marine science. However, it is difficult to carry out practical teaching due to the limitation of the site, high cost of implementation, long cycle and high risk for the sea investigation. In view of this current situation,a system of “virtual simulation experiment of offshore marine ecological investigation” is designed and developed by using Unity 3D simulation technology. It consists of five functional modules such as sea safety, nekton survey, macrobenthos survey, plankton survey and microorganisms survey. It uses the teaching mode combining the real with the virtual,stimulates the students’ learning interest and improves the quality of experiment al teaching. It is conducive to cultivate innovative talents in marine science.Keywords: marine; ecological investigation; virtual simulation; experimental teaching0 引言近海是海洋开发、海洋经济和国防建设的核心区域。
海洋生态模型的构建与应用研究
海洋生态模型的构建与应用研究海洋,覆盖了地球表面的约 71%,是地球上生命的摇篮,也是全球生态系统的重要组成部分。
随着人类活动对海洋环境的影响日益加剧,了解海洋生态系统的运作机制、预测其变化趋势以及制定有效的保护策略变得至关重要。
海洋生态模型作为一种重要的研究工具,为我们深入认识和管理海洋生态系统提供了有力的支持。
海洋生态模型的构建是一个复杂而系统的工程,需要综合考虑多个因素。
首先,我们需要对海洋生态系统的组成部分有清晰的了解,包括各种生物群落(如浮游植物、浮游动物、鱼类等)、非生物环境因素(如温度、盐度、光照、营养盐等)以及它们之间的相互作用关系。
在确定了研究对象和相关因素后,就需要选择合适的模型类型。
常见的海洋生态模型包括物理生物耦合模型、生态系统动力学模型和个体模型等。
物理生物耦合模型将海洋的物理过程(如水流、温度分布等)与生物过程相结合,能够更全面地反映海洋生态系统的变化;生态系统动力学模型则侧重于研究生态系统中能量流动和物质循环的规律;个体模型则从单个生物个体的角度出发,模拟其生长、繁殖和行为等。
模型的参数确定是构建过程中的关键环节。
这些参数通常需要通过实地观测、实验研究以及文献资料等多种途径获取。
然而,由于海洋生态系统的复杂性和不确定性,参数的确定往往存在一定的困难和误差。
为了提高模型的准确性和可靠性,需要对参数进行敏感性分析和不确定性评估,找出对模型结果影响较大的关键参数,并尽可能减少参数的不确定性。
在模型构建完成后,还需要进行验证和校准。
这可以通过将模型的输出结果与实际观测数据进行比较来实现。
如果模型结果与观测数据存在较大偏差,就需要对模型进行调整和改进,直到模型能够较好地重现实际生态系统的特征和变化。
海洋生态模型在多个领域有着广泛的应用。
在渔业管理方面,模型可以帮助预测鱼类资源的动态变化,为合理制定捕捞策略提供依据。
通过模拟不同捕捞强度下鱼类种群的数量变化,可以确定可持续的捕捞水平,以避免过度捕捞导致渔业资源的衰退。
Pelamis2122苏格兰海洋...
分类号密级UDC 编号中国科学院研究生院硕士学位论文一种漂浮式波浪能液压发电系统的设计与水动力学分析盛松伟指导教师游亚戈研究员中国科学院广州能源研究所郑永红研究员中国科学院广州能源研究所申请学位级别硕士学科专业名称流体机械及工程论文提交日期2006.6论文答辩日期2006.6培养单位中国科学院广州能源研究所学位授予单位中国科学院研究生院答辩委员会主席一种漂浮式波浪能液压发电系统的设计与水动力学分析摘要摘要在传统能源供应日趋紧张,地球环境日益恶化的今天,开发清洁无污染的可再生能源是大势所趋。
海洋能是众多可再生能源中的一种,其能量蕴藏丰富,形式多种多样,如潮汐能、波浪能、海流能、温差能等。
海洋波浪能是现今世界各国海洋能开发研究的热点与重点,英国、挪威、日本、美国等都在进行波浪能发电装置的试验与示范工作。
远离海岸的航标灯、海洋试验设备、海上标记点和小型海洋军事设备等需要电力供应才能正常的工作,这些设备虽然所需电量较小,但一般是比较孤立的存在于无人维护的海洋中。
通过海底电缆从岸边向上述设备送电或在海洋中建造平台按放燃油发电机都是困难且昂贵的。
利用海洋自身环境条件,设计一种无需维护、成本低廉的小型波浪能发电装置为上述远离海岸且用电量较少的设备提供电力是有意义和价值的。
设计和优化该海洋能发电装置是本文的重点工作。
文章首先对已有的漂浮式波浪能发电装置进行分析和对比,初步确定采用液压系统作为能量转换的主要机构。
然后从能量转换的角度分析实现由波浪能到电能的转换所需的环节,再由能量转换环节推出实现该转换环节的运动形式,最后根据运动形式确定执行运动的具体机构,这样就从整体上确定了系统的基本结构与组成。
系统的初步设计是原理性的,因此比较粗糙的,为了最大能力的吸收波浪能,最有效的将波浪能转换为电能,对装置的数学建模、水动力学分析和优化工作是必要的,文章对原理性的装置进行了简化分析,然后建立了数学模型,在建立数学模型的基础上,对波浪和装置的相互作用进行了水动力学计算,最后对系统的弹簧刚性系数和外部阻尼力进行了最优化计算,得到了最优等效阻尼力和系统效率等计算结果。
海洋科学中的海洋环境模拟
海洋科学中的海洋环境模拟海洋环境模拟是海洋科学中的一项重要研究方法。
它通过构建数学模型来模拟海洋环境的演化过程,从而深入了解和研究海洋环境的特性和变化规律。
在海洋环境污染、生态系统保护、海洋气候变化等方面都具有重要的应用价值。
一、海洋环境模拟的基本原理海洋环境模拟的基本原理是通过数学计算模拟海洋环境的物理、化学和生物过程。
它的主要方法是构建数学模型,实现对海洋环境的模拟。
数学模型是由已知的自然定律、实验数据、观测资料等建立起来的数学方程式,它们描述了海洋环境的某些物理和化学过程,如流动、换热、盐度、营养盐、氧气、二氧化碳等物质的输运和交换。
这些模型都基于重要的传输方程和反应机理,以及人类活动的评估和预测。
通过对数学模型运用高性能计算和计算机仿真等技术进行数值计算,不断的优化和校正模型中的参数,并通过与实际观测数据的比对反馈,不断提高模型对海洋系统复杂性的描述和预测能力,为海洋研究提供了重要的工具和手段。
二、海洋环境模拟的研究应用海洋环境模拟在海洋科学研究中应用广泛,包括海洋气候、海洋生态、海洋污染等方面。
海洋模式可以用来模拟海洋流体运动和物质输运的各种特性,并预测和评估人类活动或自然事件的影响。
在气候研究方面,海洋环境模拟可以模拟和预测海洋垂直分层和混合过程、热、盐湖交换、海冰形成等,进而对全球海洋循环和气候变化提供更准确的预测。
在生态系统研究方面,模拟海洋环境可以帮助我们了解海洋生物分布范围、生长和繁殖的影响因素,优化对海洋生态环境的管理和保护。
在海洋污染预测和处理方面,模拟可以综合考虑各种特定情况因素,预测可能产生的环境影响,为海洋污染处理提供科学依据。
三、海洋环境模拟的实践应用案例1. 海洋污染模拟:2010年墨西哥湾原油泄漏案是近年来公认的最严重的海洋灾害之一。
为了预测泄漏物在海洋中的扩散和影响,相关部门运用了大量的观测数据和模型计算,对泄漏物传输条带、垂直混合过程、海流与浪等因素进行了模拟。
海洋科学专业毕业论文
海洋科学专业毕业论文海洋科学专业毕业论文是海洋科学专业学生在大学毕业前完成的一项重要任务。
在这篇毕业论文中,学生需要展示他们对海洋科学领域的深入研究和理解,并通过独立的研究与分析来做出自己的贡献。
本文旨在研究海洋科学专业毕业论文的一般结构和内容,并提供一些建议和指导以帮助学生顺利完成这一挑战性的任务。
一、引言在海洋科学专业毕业论文的引言部分,学生需要介绍课题的背景和意义,概述当前领域的研究现状,并提出自己的研究问题和研究目标。
该部分的主要目的是引起读者的兴趣,并清晰地定义论文的范围和目标。
二、文献综述文献综述部分是海洋科学专业毕业论文的核心部分之一。
在这一部分中,学生需要系统地回顾已有的研究成果和理论,以及相关的方法和技术。
学生需要证明他们对领域内现有的问题和争议有深入的理解,并准确地总结和评估前人的研究成果。
文献综述还可以帮助学生发现尚未解决的问题,并为自己的研究提供理论基础和方法指导。
三、方法与材料在方法与材料部分,学生需要详细描述他们所采用的研究方法和实验材料。
学生需要解释他们选择这些方法和材料的理由,并描述这些方法和材料是如何被使用的。
此外,学生还需要探讨他们可能会遇到的潜在问题,并提供相应的解决方案。
这部分的目的是让读者充分了解研究的可行性和可靠性。
四、实验与结果在实验与结果部分,学生需要详细介绍他们的研究设计、实验过程和实验结果。
学生需要清晰地展示他们的数据和分析结果,并正确地解读研究结果。
此外,学生还需要讨论他们的实验结果是否符合预期,以及对未预料到的结果的解释。
这部分的目的是让读者了解研究的实际执行过程和结果,以及对研究问题的回答。
五、讨论与分析在讨论与分析部分,学生需要对实验结果进行深入的探讨和分析。
学生需要解释他们的研究结果背后的原因和机制,并与文献中的理论和研究成果进行比较和讨论。
学生需要准确地回答他们的研究问题,并展望未来的研究方向和挑战。
这部分的目的是让读者了解研究结果的意义和影响,并对之后的研究工作提出建议。
Sea Ice Sun LASG GOALS 耦合模式(吴国雄等, 1997)
1 20C 4.8×107J
(取自Stewart, 2004;Unit: m•kg•sec)
海温方程和海表边条件
T T T T u v w t x y z T A A T HV HH z z
F T A HV z z z 0 0c p z1
Sea Ice
1 3 5
Land
Ocean
7 9
11
13 15
17
19
LASG GOALS 耦合模式 (吴国雄等, 1997)
„单独’ 大气模式的下垫面条 件
大 气
TG
SST
陆地
海 洋
海、陆季节热储存能力比较
比热 密度 厚度 温差 热储存
海洋 4000 1000 100 10C 4.0×109J
N
I
0-300m averaged temperature & current (Y=21-60)
LICOM: LASG/IAP Climate system Ocean Model
/FGCM/index.htm
LICOM 1.0 的动力框架
方程组
容许自由面的原始方程组 垂直30层,水平0.50.5 75S - 65N
DTC: Depth of ThermoCline, estimated based on 20C
海洋模式模拟的经圈流函数
NADW
AABW
LASG 发展全球海洋模式 的目的是建立耦合气候模 式进行气候研究,特别是 ENSO和全球变暖的研究.
LASG 全球海洋模式简介
LASG 全球海洋模式和耦合模式
海表强迫
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
FFT of Random Amplitudes
ddhead
Use the Fast Fourier Transform (FFT) on the amplitudes to obtain the wave height realization h(x, z, t) Wave height realization exists on a regular, periodic grid of points. x = n∆x (n = −N/2, . . . , (N − 1)/2) z = m∆z (m = −M/2, . . . , (M − 1)/2) The realization tiles seamlessly. This can sometimes show up as repetitive waves in a render.
Simplifying the Problem: Mass Conservation
ddhead
Vertical component of velocity ∂h(x, z, t) ˆ · ∇φ(x, z, t) =y ∂t
Use mass conservation condition ˆ · ∇φ(x, z, t) ∼ y −∇2 H φ= ∂2 ∂2 − 2− 2 ∂x ∂z φ
Very hard - Many scientitic careers built on this
Potential Flow
ddhead
Special Substitution
u = ∇φ(x, t)
Transforms the equations into
∂φ(x, t) 1 p(x, t) 2 ˆ=0 + |∇φ(x, t)| + + gx · y ∂t 2 ρ ∇2φ(x, t) = 0
2
• If the waves follow dispersion relationship, then P is strongest at frequencies ω = ω (k ).
Gravity Wave Dispersion Relation 2
1
frequency (Hz)
0
-1
-2
0
This problem is MUCH simpler computationally and mathematically.
Free Surface Potential Flow
ddhead
In the water volume, mass conservation is enforced via φ(x) =
ddhead
Simulating Ocean Surfaces
Jerry Tessendorf tssndrf@
ddhead
ddhead
Objectives
ddhead
• Oceanography concepts • Random wave math • Hints for realistic look • Advanced things
Numerical Wave Tank Simulation
ddheadGrilli, Guenne, Dias (2000)
Plunging Break and Splash Simulation
ddhead
Tulin (1999)
Simplifying the Problem
ddhead
Medium : 10 cm facets
High : 1 cm facets
ddhead
ddhead
Simple Demonstration of Dispersion
ddhead
256 frames, 256×128 region
Data Processing ˜ (k, ω ) ddhead • Fourier transform in both time and space: h • Form Power Spectral Density P (k, ω ) = ˜ (k, ω ) h
ddhead
High Resolution Rendering
ddhead
Sky reflection, upwelling light, sun glitter 1 inch facets, 1 kilometer range
Effect of Resolution
ddhead
Low : 100 cm facets
2
= P0(k)
• Oceanographic models tie P0 to environmental parameters like wind velocity, temperature, salinity, etc.
Models of Spectrum
ddhead
• Wind speed V ˆ (horizontal only) • Wind direction vector V • Length scale of biggest waves L = V 2/g (g =gravitational constant) Phillips Spectrum
Solution for Linearized Surface Waves
ddhead
General solution in terms of Fourier Transform
∞
h(x, z, t) =
−∞
˜ (k, t) exp {i(kxx + kz z )} dkx dkz h
with the amplitude depending on the dispersion relationship ω0(k) = g |k|
Road to practicality - ocean surface: • Simplify equations for relatively mild conditions • Fill in gaps with oceanography. Original dynamical equation at 3D points in volume ∂φ(r, t) 1 p(r, t) 2 ˆ=0 + |∇φ(r, t)| + + gr · y ∂t 2 ρ Equation at 2D points (x, z ) on surface with height h ∂φ(x, z, t) = −gh(x, z, t) ∂t
2 2 exp( − 1 /k L) ˆ ˆ P0(k) = k · V k4 2
JONSWAP Frequency Spectrum P0 (ω ) =
5 exp − 4 ω −4 Ω
+ e−(ω−Ω) /2(σΩ) ln γ ω5
2
2
Variation in Wave Height Field
Linearized Surface Waves
ddhead
∂h(x, z, t) = ∂t
−∇2 H φ(x, z, t)
∂φ(x, z, t) = −gh(x, z, t) ∂t
General solution easily computed in terms of Fourier Transforms
0.2
0.4 0.6 wavenumber
0.8
1
Processing Results
ddhead
Looping in Time – Continuous Loops
ddhead
• Continuous loops can’t be made because dispersion doesn’t have a fundamental frequency. • Loops can be made by modifying the dispersion relationship.
∞
h(x, z, t) =
−∞
˜ (k, t) exp {i(kxx + kz z )} dkx dkz h
˜ (k, t) = h ˜ 0(k) exp {−iω0(k)t}+h ˜ ∗(−k) exp {iω0(k)t} h 0
ddhead
Waterworld Truman Show Hard Rain Contact Cast Away
ddhead
Force Equation
∂ u(x, t) ˆ +F + u(x, t) · ∇u(x, t) + ∇p(x, t)/ρ = −g y ∂t
Mass Conservation
∇ · u(x, t) = 0
• 3 velocity components • pressure p Solve for functions of space and time: • density ρ distribution Boundary conditions are important constraints
ddhead
Pure Phillips Spectrum
Modified Phillips Spectrum
Simulation of a Random Surface
ddhead
Generate a set of “random” amplitudes on a grid ˜ 0(k) = ξeiθ P0(k) h ξ = Gaussian random number, mean 0 & std dev 1 θ = Uniform random number [0,2π ]. 2π n (n = −N/2, . . . , (N − 1)/2) kx = ∆x N 2π m kz = (m = −M/2, . . . , (M − 1)/2) ∆z M