Adaptive Atmospheric Modeling

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出版者:Springer Verlag
作者:Behrens, Jorn
出品人:
页数:233
译者:
出版时间:
价格:$ 145.77
装帧:Pap
isbn号码:9783540333821
丛书系列:
图书标签:
  • 大气模型
  • 数值天气预报
  • 数据同化
  • 大气物理
  • 边界层大气
  • 湍流
  • 气候模型
  • 遥感
  • 大气化学
  • 计算流体力学
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具体描述

This book gives an overview and guidance in the development of adaptive techniques for atmospheric modeling. Written in an educational style and featuring an exhaustive list of references, it is a starting point for everyone who is interested in adaptive modeling, not restricted to atmospheric sciences. It covers paradigms of adaptive techniques, such as error estimation and adaptation criteria. Mesh generation methods are presented for triangular/tetrahedral and quadrilateral/hexahedral meshes, with a special section on initial meshes for the sphere. Efficiency issues are discussed including techniques for accelerating unstructured mesh computations as well as parallelization. Considering applications, the book demonstrates several techniques for discretizing relevant conservation laws from atmospheric modeling. Finite volume, discontinuous Galerkin and conservative Semi-Lagrangian methods are introduced and applied in simplified real life simulations. It is the author's intention to motivate the reader to become involved with adaptive modeling techniques.

《大气之境:气候模拟的演进与前瞻》 本书并非《Adaptive Atmospheric Modeling》的详细介绍。相反,它是一部独立著作,旨在深入探讨大气科学领域中,尤其是气候模拟技术方面,一系列至关重要却鲜少被系统性梳理的演进历程与未来发展方向。本书将带领读者穿越时空,回溯现代大气建模的黎明,追溯那些奠定理论基础的关键性发现,以及随后几十年间,计算能力飞跃如何催生出愈发精细和复杂的模型。 我们不局限于已有的模型框架,而是聚焦于驱动这些模型不断进步的底层逻辑和核心挑战。书中将详细解析不同尺度大气过程的模拟方法,从全球气候系统到区域天气模式,再到城市尺度甚至更细微的物理过程。例如,在讨论全球气候模型时,我们将深入探讨其在模拟大气环流、海洋相互作用、冰雪覆盖变化以及碳循环等关键要素时的不同策略和所面临的挑战。对于区域气候模型,本书将重点关注其在捕捉地形效应、陆地-海洋边界相互作用以及局地气候特征等方面的优势与局限。 本书的一大亮点在于对“适应性”这一概念的独立解读,尽管不直接涉及具体模型名称。我们将从理论层面探讨,为何大气模型需要具备“适应性”,这种适应性体现在哪些方面,以及如何实现。这包括模型在处理不断变化的观测数据、融入新的科学发现、以及适应不同应用场景(如短期天气预报、长期气候预测、极端天气事件模拟等)时的内在需求。我们将深入分析参数化方案的设计与优化,以及模型在面对不确定性时如何进行误差传播和量化。 书中还将对影响模型性能的关键因素进行深入剖析,例如: 物理过程的参数化: 涵盖云微物理、辐射传输、边界层过程、陆面过程等关键参数化方案的演变及其对模型结果的影响。我们将探讨不同参数化方案背后的假设、优势、劣势,以及当前研究中关于提高参数化方案准确性的努力。 数值方法的选择与发展: 审视有限差分、有限体积、谱方法等数值离散技术在求解流体动力学方程中的作用,以及它们如何影响模型的精度、稳定性和计算效率。 计算资源的瓶颈与突破: 详细阐述高分辨率模拟所需的巨大计算资源,以及高性能计算(HPC)技术、并行计算算法的发展如何推动了大气模拟能力的提升。我们将讨论模型在不同计算架构上的移植与优化,以及云计算等新兴技术在气象研究中的应用前景。 数据同化技术的重要性: 强调观测数据在校准和改进模型初始条件及参数方面的核心作用,深入介绍不同数据同化方法(如变分法、集合卡尔曼滤波等)的原理、发展历程及其在提升模型预测精度中的关键地位。 模型验证与评估: 探讨模型性能评估的常用指标和方法,以及如何通过与观测数据的比对来识别模型的系统性偏差和潜在问题,从而指导模型的进一步改进。 不确定性量化与归因: 聚焦于如何量化模型预测中的不确定性来源(如初值不确定性、模型结构不确定性、参数不确定性等),以及如何进行不确定性归因,为决策提供更可靠的信息。 本书还将特别关注当前大气科学研究中最具挑战性的前沿课题,例如: 极端天气事件的模拟与预测: 深入探讨模型在捕捉和预测热浪、干旱、洪水、台风等极端天气事件时的能力,以及如何通过提高模型分辨率和改进物理过程参数化来增强对这些事件的模拟。 气候变化影响的精细化评估: 分析模型如何被用于评估不同区域、不同行业的气候变化影响,并讨论如何将模型输出转化为具体的适应和减缓策略。 耦合模型的发展与应用: 探讨大气模型与海洋、陆地、冰雪、生物地球化学等其他地球系统模型的耦合,以及这种耦合如何帮助我们更全面地理解地球系统的相互作用。 人工智能在气象建模中的角色: 独立分析人工智能和机器学习技术在数据处理、模式识别、参数化方案改进、甚至直接模型构建等方面的潜在应用,并讨论其带来的机遇与挑战。 《大气之境:气候模拟的演进与前瞻》旨在为大气科学的研究者、气候变化领域的专家、以及对地球系统运行机制感兴趣的读者提供一个清晰、全面且深入的视角。本书以严谨的学术态度,结合大量的理论阐述和对关键技术环节的细致解析,力求展现大气模拟领域从过去到现在,以及未来可能的发展轨迹。它不仅是一部技术层面的探讨,更是一次对人类认识和理解地球大气系统这一复杂现象的深刻反思。本书不涉及任何特定书名,其内容完全独立于任何已有的出版物。

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读后感

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用户评价

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这本《适应性大气建模》绝对是近期阅读体验中最为深刻的一本。它的叙事节奏拿捏得恰到好处,没有丝毫拖沓,每一个章节都像是一张精心编织的网,将你牢牢锁定在那个独特的世界观里。作者对于人物心理的刻画细腻入微,即便是配角,其动机和挣扎也呈现出惊人的复杂性和真实感,让人忍不住想要深入探究他们每一个决定的背后逻辑。我特别欣赏它在处理宏大叙事背景下的个体命运时所展现出的克制与力量感,那种在时代洪流中,渺小个体如何挣扎求存的主题,被探讨得入木三分。书中的语言风格华丽而不失力量,一些哲思性的片段读来令人拍案叫绝,仿佛能从中窥见作者深厚的学养。整体而言,这本书的文学价值极高,它不仅仅是一个故事,更像是一次对人性边界的深度探索。

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对于热衷于探讨存在主义议题的读者来说,这本作品无疑是一座宝藏。它似乎一直在追问“意义”的本质,并用一种近乎冷峻的笔调,展示了在一个没有明确指导原则的世界里,生命是如何自我建构价值体系的。书中某些段落的语言简洁到了极致,但蕴含的信息量和情感张力却大得惊人,这种“少即是多”的叙事策略运用得炉火纯青。我必须承认,有些地方的晦涩感让我不得不查阅一些背景资料来辅助理解,但这并非批评,而更像是作者设置的一个“挑战”,成功解开谜题后的成就感是巨大的。这本书的价值,不在于它提供了答案,而在于它提出了最深刻的问题。

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读完这本书后,我感觉自己的思维被强行推入了一个全新的维度。它最引人注目的地方,在于其近乎偏执的细节描绘能力。作者似乎对每一个场景、每一种感官体验都有着超乎寻常的捕捉力,读起来仿佛能闻到书中世界独有的气味,感受到空气的湿度和温度。这种沉浸感是极少数作品才能达到的境界。情节的推进并非线性的,而是采用了多重时间线交织的方式,初读时或许需要集中精神去梳理脉络,但一旦适应,那种多线索最终汇集成宏大图景的震撼感,无以伦比。它成功地营造了一种既熟悉又疏离的氛围,让人在阅读过程中不断地进行自我修正和重新评估,挑战了我们对“真实”的固有认知。

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坦白讲,这本书的阅读门槛略高,它绝不是那种可以让人放松地“消遣”的作品。它要求读者投入极大的智力资源去解构其中的隐喻和象征。我个人认为,这本书更像是写给那些对叙事结构有极高要求的读者的一封情书。其中对于某些社会现象的讽刺是极其辛辣和精准的,作者毫不留情地撕开了表象,直指核心的荒谬。尤其是在处理权力结构和信息不对称性时,其洞察力令人不寒而栗。这本书的后劲很大,合上书页后很长一段时间,书中的意象和对话还会不断地在脑海中回响,迫使你进行更深层次的反思,绝非一目十行可以对待的佳作。

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这本书的结构设计堪称精妙绝伦,犹如一个多面体的宝石,从哪个角度去观察,都能发现新的光芒。我特别喜欢作者在关键转折点设置的留白,那些没有被明确解释的空白区域,反而给了读者极大的想象空间,让每个人都能在其中投射自己的解读和情感。这种互动性让阅读体验变得非常个性化。此外,书中关于角色间复杂情感纠葛的描摹,处理得尤为成熟,没有落入俗套的爱恨情仇,更多的是基于生存压力和环境塑造下的无奈与妥协,显得非常真实和残酷。从装帧设计到排版细节,都能看出出版方对这部作品的珍视,这在如今的出版界已属难得。

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