ITR Collaborative Research: Diversity of Biogeochemical Processes: Modeling Multiple Biomes on Multiple Flow Scales in the Eastern Pacific Ocean
ITR 合作研究:生物地球化学过程的多样性:模拟东太平洋多个水流尺度上的多个生物群落
基本信息
- 批准号:0312710
- 负责人:
- 金额:$ 20万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2003
- 资助国家:美国
- 起止时间:2003-09-01 至 2007-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This multidisciplinary research project will explore and expand the frontier of Information Technology capabilities by incorporating variability across a large range of spatial scales (through innovative embedded griding and advanced code architecture) and generalized adaptive ecological food webs (through multiple planktonic size classes, functional groups, and limiting nutrients) in realistic model configurations for the Pacific Ocean. This proposed combination of elements is unprecedented and thus pushes against the limits of simulating reality. The simulations of oceanic circulation and biogeochemistry will be based on the continued development of the Regional Oceanic Modeling System (ROMS), a relatively new computational code with innovative space-time discretization, sub-gridscale transport parameterizations, open-boundary conditions, and embedded griding capabilities. The computational research will focus on: 2-way embedding and flux-consistency across embedding levels, parallelization performance and portability, and software protocols for code architecture. The biological component will derive from a new global ecosystem model that explicitly treats iron limitation, nitrogen fixation, size structure, and diatom blooms. The strategy will be to simulate the entire Pacific Ocean circulation and biology at coarse spatial resolution (i.e., not resolving the eddies) and then investigate mesoscale influences at fine resolution in three productive, regional subdomains along the eastern boundary-tropical, subtropical and subpolar-with distinctive biomes. The coupled solutions will be analyzed to determine the rectification of mesoscale biological-physical variability to larger scales, the emergence of distinct biomes from a generalized set of ecological rules, and the level of biological complexity required to match observations based on information theoretic model-selection techniques. Broader Impacts: Although these studies are focused on particular places with particular oceanic behaviors, they will provide a generic prototype for oceanic processes globally and for the important challenge of downscaling planetary-scale climate simulations to determine their regional-scale consequences. This project is a multi-disciplinary collaboration between UCLA and Woods Hole Oceanographic Institution. The personnel have expertise in physical, biological, and chemical oceanography and in the algorithms and procedures required for high-end computational modeling at the national supercomputing centers and they will train a post-doc and a graduate student in using these complex tools.
这个多学科研究项目将通过在各种空间尺度(通过创新的嵌入式嵌入式和高级代码架构)和广义的自适应生态食物网(通过多个浮游生物尺寸,功能组,功能组和极限的营养素)中融合到各种空间尺度(通过创新的嵌入式嵌入式和高级的代码架构)中,探索和扩展信息技术能力的前沿。拟议的元素组合是前所未有的,因此推动了模拟现实的局限性。海洋循环和生物地球化学的模拟将基于区域海洋建模系统(ROMS)的持续开发,这是一种相对较新的计算代码,具有创新的时空离散化,子网格尺度运输参数,开放式条件和嵌入式的网格功能。计算研究将重点介绍:跨嵌入级别,并行性能和可移植性以及代码体系结构的软件协议之间的2向嵌入和通量一致性。该生物成分将源自新的全球生态系统模型,该模型明确处理铁的限制,氮固定,大小结构和硅藻花朵。该策略将是在粗空间分辨率(即不解决涡流)中模拟整个太平洋循环和生物学,然后在沿东部边界热带,亚热带和亚极点的三个生产性区域子域中以细分的三个生产性区域子域中的细分进行中尺度的影响。将分析耦合的溶液,以确定对较大尺度的中尺度生物形态变异性的整流,从一系列广义生态规则集中的不同生物群落的出现以及基于信息理论模型模型选择技术匹配的观察结果所需的生物复杂性水平。更广泛的影响:尽管这些研究集中在具有特定海洋行为的特定地方,但它们将为全球海洋过程提供通用的原型,以及降低行星尺度气候模拟的重要挑战,以确定其区域尺度后果。该项目是加州大学洛杉矶分校和伍兹孔海洋学机构之间的多学科合作。该人员在物理,生物学和化学海洋学以及在国家超级计算中心的高端计算建模所需的算法和程序方面具有专业知识,他们将培训研究生和研究生使用这些复杂工具。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
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专利数量(0)
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