基于“python+”潮汐、风驱动循环、风暴潮等海洋水动力模拟实践技术

news2025/6/9 4:47:31

ADCIRC是新一代海洋水动力计算模型,它采用了非结构三角形网格广义波动连续方程的设计,在提高计算精确度的同时还减小了计算时间。被广泛应用于:模拟潮汐和风驱动的循环、预测风暴潮和洪水和近岸海上作业等。

除此之外,ADCIRC也是我国潮汐、风暴潮洪水等科研和业务预报的主流模式。作为水动力模式中的佼佼者,ADCIRC功能齐全,无论是作为业务预报的工具还是科研工具,都是不二的选择。

本次包含ADCIRC模式的基础到高阶,针对风暴潮的模拟和预报,既有基础理论讲解,又有实践操作环节。理论方面,介绍数值模式基本理论、ADCIRC模式的理论框架和风暴潮模拟方面的侧重点。实践环节,从Linux基础命令和模式安装,到模式前处理、模式运行、模式后处理和可视化等。

此外,还采用ADCIRC模式+Python语言结合的方式,利用Python在数据处理、科学计算和数据可视化方面的优势,将其结合应用在ADCIRC模式的前后处理当中,助力ADCIRC模式的使用,并在海洋、气象和水文等地学领域的业务、科研和工程项目中得到实际有效的应用。

【原文链接】:

基于“python+”潮汐、风驱动循环、风暴潮等海洋水动力模拟实践技术应用


【方式】:在线+助学群+提供全部资料及回放

【内容介绍】:

专题一、ADCIRC背景与原理 :

  1. 介绍ADCIRC模式的历史背景、优势,以及在海洋中的常用场景。

  1. 介绍数值模式的基本理论,ADCIRC动力框架与参数化方案,深层次了解ADCIRC的原理,为ADCIRC应用打下基础。

专题二、ADCIRC的编译安装 :

  1. Linux基础语法教学

  • 虚拟机的安装使用

  • Linux基础命令

  • 环境变量设置与管理

  1. ADCIRC编译安装

  • 依赖基础库安装(GNU编译器、CMAKE、NETCDF、MPICH2等)

  • ADCIRC模式安装

专题三、ADCIRC模式前处理 :

  1. MATLAB软件安装(课前教程)

  1. 网格生成,包括MATLAB和SMS软件两种网格生成方式的教学。

  1. ADCIRC前处理,包括风场文件、底摩擦文件制作;运行文件的详细解读,并利用基础案例进行ADCIRC运行方法实践教学。

  1. 控制参数文件,对运行控制参数和各参数化方案进行详细解读。

专题四、ADCIRC案例分析:

  1. 利用模型风场进行台风风暴潮模拟

  • Holland模型风场介绍

  • 实例运行与SMS可视化

  • 风暴潮增水验证

  1. 利用ERA5风场进行温带风暴潮模拟

  • ERA5资料介绍及下载

  • 脚本制作通用风场文件

  1. 天文潮模拟

  • 天文潮数据介绍与制作(NAO99与OTPS)

  • 开边界条件设置

  • 计算不稳定、溢出问题分析

  1. 风暴潮漫滩模拟

  • 漫滩网格生成

  • 漫滩案例运行

  1. ADCIRC运行经验总结

  • 调参注意事项

  • 如何得到一个好的结果

专题五、Python基础与科学计算:

  1. Python入门和安装

  • Python背景及其在海洋和气象中的应用

  • Anaconda解释和安装以及Jupyter配置

  • Python基础语法

  1. 科学数据处理基础库

  • Numpy库(科学计算)

  • Pandas库(数据处理)

  • Scipy库(统计与插值)

  • Xarray库(Netcdf格式)

  • Matplotlib库(可视化)

  • Cartopy库(地理信息)

  • 掌握基于Anaconda配置Python环境,以及使用Jupyter开发和调试代码。在掌握Python的基础语法上,学习常用的科学计算和可视化库,如Numpy、Pandas、Scipy、Matplotlib等。

专题六、ADCIRC模式后处理 :

利用Python对实战案例进行数据处理与绘图,包括潮位站时间序列图,风场,最大风暴增水图等。

  1. 绘制站点序列图(Holland与ERA5风场驱动)

  1. 绘制天文潮站点模拟结果

  1. 绘制过程最大风暴增水分布与台风路径图

  1. 绘制每个输出时刻的最大增水并制作动图

  1. SMS软件对模拟结果进行可视化

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