摘要和结论

过去40年,数值模拟发展迅速的范围(从流体力学、生态学)和分辨率(108年从一维,三维102个元素,元素)利用计算能力的发展。虽然我们已经取得了显著的进展,全球海洋观测系统的实现,并行发展观察能力尚未达到要求高空间分辨率等沿海地区域(尽管令人兴奋的进步在遥感和传感器技术等领域)。

如今,涉及不同应用程序海洋预报系统的范围从短期预测的三维循环和密度场,波浪,潮汐和风暴潮耦合ocean-atmosphere-land场景预测全球气候变化对地球的影响,河流与生态数千年来。raybet雷竞技最新模型模拟的准确性取决于可用性和适用性(精度、分辨率和持续时间)的观测和有关气象、海洋、水文模型数据设置,力量,和评估计算。造型在舞台需要重大和持续投资在基础设施和组织:如超级计算机,软件维护和数据交换(夏皮罗et al . 2008年)。

很多研究方法在GODAE只是开始,需要持续的国际科研合作和协调。仍有许多挑战与发展与最终用户的服务和联系(超出了本章的范围)。在科学方面,许多基本的建模问题诱发的书由Chassignet编辑和Verron(1998)仍然没有解决。它们代表了新的挑战和要求一步改变我们目前的工作。一个不完整的科学挑战列表如下:

•海洋建模(海洋造型问题更全面的列表见Griffies et al . 2010年):

——中尺度旋转的模型可以展示数值diapycnal扩散远远大于观察到。假diapycnal混合来自数值平流仍是一个问题,与后果变量和/或eddy-resolving决议和动态网格进行调查。减少杂散水平diapycnal混合模型中促进合作努力将混合理论模拟,进而有助于集中观察努力测量混合并确定其对海洋环流的影响。纠正这个问题的进展通过改善总共作示踪剂平流方案,但需要进一步量化这些进步。

——很大程度上未被探索的研究领域涉及当地的粘度和扩散系数的比例系数。侧粘滞摩擦仍然是关闭动量方程的默认方法在海洋模型。然而,大的横向水平粘性耗散所使用的模型无法模拟海洋能量耗散在现实。

——海底应该代表不断精细解决网格区域的忠实地模拟从地形上流动的影响。此属性通常通过地形垂直坐标后,然而,非结构化网格模型的最优策略仍在调查中。

——大规模ocean-waves-atmosphere耦合仍然是一个活跃的研究领域。而风致表面波贡献主要通过海洋内波的生成混合表面,地转运动也可能维持波诱导室内混合。此外,海啸会影响整个水柱。

Submesoscale方面和相关的不稳定是无处不在的,那些活跃在上层海洋提供了一个相对快速restratification机制应该在海洋参数化模拟,即使那些解决中尺度。

——之间的耦合物理、生物地球化学和生态系统模型的一致性的角度来看,过程和一致的parameteri-sations需要进一步研究解决。

•观察系统:

——的新类型的探索影响观测预报系统(如遥感海面盐度、高分辨率宽片测高)需要专门的努力和资源。

——与国际合作项目,如英博说SOLAS研究正在进行实时生物地球化学和生态系统的实现海洋观测系统传感器技术,如成本效益。

——加强对观测系统设计和自适应采样的模拟将允许评估观测系统的各个组件并提供科学指导,提高了海洋观测系统的设计和实现。

•数据同化:

——数据同化的发展工具,如耦合硕士初始化技术是广泛应用的定制,包括短程、seasonal-to-decadal和气候变化预测(与世界气象组织合作项目)在制品。raybet雷竞技最新

——高效的数据同化技术生物地球化学和生态系统模块的海洋环流模型正在开发适合操作的目的。

——另一个研究重点是模型的表示和数据错误使用整体方法基于各种预测系统从而提供更准确的背景误差估计。

——多尺度数据同化和联合评估内部和开放边界解决方案在嵌套系统在很大程度上仍未解决。

——用户需求越来越常规可用的全球信息的关键路径的延伸状况(卫星和现场观测、短时和预测)沿海和沿海的应用程序。

——一个增强用户的先决条件的沿海海洋预测增强现有系统和开发新的沿海海洋预报系统,缩减规模(高档,即双向耦合)全球防御模型估计作为本地数据同化的一部分问题,解决富人尺度相互作用,潮汐和高频率和试验新方法如耦合模型和非结构化网格建模。

——这些预测工具将需要能够做出贡献的目标设计为沿海海洋观测系统,如新的卫星传感器,沿海天文台等;使用这样的观察在当地预报系统和盆地规模的升级信息系统。

因此,海洋预测在21世纪仍面临许多挑战,其时间尺度从天气气候。raybet雷竞技最新它本质上是一个国际性问题,需要跨越全球海洋广泛合作;它超出了任何一个国家的能力。在过去的十年中,通过其国际GODAE GODAE转向团队(IGST)协调和促进全球和区域海洋预报系统的开发,并取得了出色的进展。GODAE作为实验于2008年结束。

未来十年将产生新的研究活动在海洋预报的赞助下GODAE OceanView科学团队将建立在GODAE的成功。GODAE OceanView将促进海洋造型和同化的发展在一个一致的框架优化共同进步和效益。它将促进改善海洋的利用相关分析和预测,并将提供一种方法来评估的相对贡献和观测系统的要求,和各自的重点。的GODAE OceanView计划将导致长期的国际合作和合作,需要未来,持续阶段操作海洋学在二十一世纪的回归呢?

宏伟蓝图和关键研究的挑战是发展耦合的初始化系统的数值天气预报和eddy-resolving海洋模型。这些系统将有助于在地球系统模拟和受益于最近的进展。增加计算资源未来十年也可能看到一个更加强调“无缝”集成在时间和空间尺度,覆盖全球、地区和沿海近岸海洋预报系统和处理越来越多的用户应用程序。

确认本文写的输入前GODAE国际科学团队的成员,最近,成员GODAE OceanView科学团队和他们的顾客群体。作者想特别感谢Pierres-Yves Le Traon迈克·贝尔埃里克•Dombrowsky克里斯汀•Wilmer-Becker,皮埃尔•Brasseur皮埃尔·德·最大经济产量,罗杰·普罗克特雅克•Verron彼得和约翰说话帕司若为他们的贡献通过许多讨论的问题的相关性。

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