阴阳网格质量守恒算法研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    41175095
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    72.0万
  • 负责人：
    彭新东
  • 依托单位：
    中国气象科学研究院
  • 学科分类：
    D0511.大气数值模式发展
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2015-12-31

项目摘要

采用球面准均匀网格可以有效提高模式计算效率，阴阳网格就是其中一种。球面阴阳网格不仅克服了极点奇异性问题，还达成了全球/区域模式的有机统一，但必须面对网格区域边界的质量守恒计算问题。本项目针对阴阳网格的具体特点，采用边界重合区域质量一致性和边界上的质量通量一致性强迫的方法，构建全球和局地质量的一阶平流守恒计算方法，考虑网格内的质量双线性函数分布，提高原有模式相对0阶守恒时的计算精度和计算稳定性，使阴阳网格边界通量计算更加细致，改善阴阳网格在长期积分过程中的应用效果和次网格质量的水平分布，从而改善阴阳网格由于内部网格重合而造成的天然缺陷。通过球面浅水波方程和理想试验检验质量守恒算法在数值积分中的计算精度、计算效率、计算稳定性等特性，研究球面上阴阳网格在不同分辨率情况下的质量守恒计算方案对模式积分的影响，同时兼顾守恒算法在高分辨率并行计算中应用，完成高效可并行计算设计。

结项摘要

阴阳网格是一个球面准均匀网格，是未来全球数值预报和气候系统模式的候选网格之一，其具有正交、均匀等特点，但由于内部边界存在，计算守恒性成为其应用的最大障碍。在本项目四年研究进程中，设定网格有限体积内质量呈水平双线性分布，构建具有次网格质量线性分布的阴阳网格质量守恒算法，强迫阴阳网格边界上质量通量的统一，从而实现了阴阳网格的质量守恒时间积分，并提高了计算精度。另一方面，为了提高计算效率，将边界网格的质量双线性分布函数设定待定系数，减少积分过程计算量，实现新开发质量守恒算法的高效运算，达到了阴阳网格在计算机舍入误差范围内的绝对守恒，这对建立阴阳网格上的大气环流和气候系统模式、提高模式预报和应用能力具有非常重要的科学意义。项目通过运用球面理想流体试验，在多种平流和变形流条件下证明了开发方案的全球质量守恒性和实用性。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（5）
专利数量（0）
A novel approach to improve numerical weather prediction skills by using anomaly integration and historical data
一种利用异常整合和历史数据提高数值天气预报技能的新方法
  • DOI：
    10.1002/jgrd.50682
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Journal of Geophysical Research
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Peng Xindong;Che Yuzhang;Chang Jun
  • 通讯作者：
    Chang Jun
结合历史资料的数值天气预报误差订正
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    气象学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    XIN DONG PENG
  • 通讯作者：
    XIN DONG PENG
An Improved Dynamic Core of the GRAPES on the Yin-Yang Grid
阴阳网格葡萄动态核心的改进
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    Advances in Atmospheric Sciences
  • 影响因子：
    5.8
  • 作者：
    X.H. Li;X. D. Peng;X.L. Li
  • 通讯作者：
    X.L. Li
守恒型有理函数插值半拉格朗日平流方案及性能分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    气象学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李江浩;彭新东
  • 通讯作者：
    彭新东
Kinematic Features of a Bow Echo in Southern China Observed with Doppler Radar
多普勒雷达观测华南弓形回波的运动特征
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Advances in Atmospheric Sciences
  • 影响因子：
    5.8
  • 作者：
    Peng Xindong;Zhang Renhe;Wang Hongyan
  • 通讯作者：
    Wang Hongyan

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其他文献

GRAPES模式中三维科氏力计算及其效果评估
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    气象学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    牛嫣静;彭新东;范广洲
  • 通讯作者：
    范广洲
阴阳网格上通量型非静力模式动力框架的理想试验
  • DOI：
    10.11676/qxxb2018.047
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    气象学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    黄超;彭新东;李晓涵
  • 通讯作者：
    李晓涵
重力波特征线显式数值解法试验
  • DOI：
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    高原气象
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    彭新东
  • 通讯作者：
    彭新东
阴阳网格上通量型非静力模式动力框架的理想试验
  • DOI：
    10.11676/qxxb2018.047
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    气象学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    黄超;彭新东;李晓涵
  • 通讯作者：
    李晓涵
An accurate multi-moment constrained finite volume transport model on Yin-Yang grid
阴阳网格上精确的多矩约束有限体积输运模型
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Advances in Atmospheric Sciences
  • 影响因子：
    5.8
  • 作者：
    李兴良;沈学顺;彭新东;肖峰;庄照荣;陈春刚
  • 通讯作者：
    陈春刚

其他文献

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尺度自适应大气边界层参数化方案研究
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  • 批准年份：
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  • 资助金额：
    60.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目
球面上重力波的快速数值解法研究
  • 批准号：
    40875065
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  • 资助金额：
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  • 项目类别：
    面上项目

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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