spContent=海洋数值预报是预知海洋未来变化的重要方法，它集海洋知识、数学知识和计算机知识为一体，是现代人类探索海洋的智慧结晶。本课程将从海洋动力学模型出发，利用数值方法，构建海洋数值模式，介绍海洋数值预报所需的基本理论和技术，为从事海洋数值模拟研究、海洋环境业务化预报奠定基础。
海洋数值预报是预知海洋未来变化的重要方法，它集海洋知识、数学知识和计算机知识为一体，是现代人类探索海洋的智慧结晶。本课程将从海洋动力学模型出发，利用数值方法，构建海洋数值模式，介绍海洋数值预报所需的基本理论和技术，为从事海洋数值模拟研究、海洋环境业务化预报奠定基础。
—— 课程团队
课程概述
海洋数值预报是以过去和当前的海水状态为初始状态，充分考虑海水边界处所受到的各类作用，基于计算机运行海洋数值模式，数值求解描述海洋演变规律的海水运动方程组，并结合观测和同化等手段预报未来海洋现象和状态的一种重要方法。
课程从知识和能力素质培养规律出发，共设置9章，分别从数值方法、数值模式、预报应用等不同层面进行讲解，主要内容包括：数值方法基础、二维流场数值模式、三维流场数值模式、海浪数值模式、海洋数值模式在预报中的应用、海洋数值预报中同化和智能化技术简介，以及海洋数值预报系统及其产品简介。
授课目标
通过对海洋数值预报所需的数值计算方法、常见物理过程的参数化方法、重要海洋现象动力学模型和离散方法，以及常用数值模式及预报应用的学习，使学生具备利用海洋动力学知识和数值方法发现、分析和解决海洋环境数值模拟和预报中存在问题的能力。
课程大纲
第一章 绪论
课时目标：了解海洋数值预报的发展和内容；掌握海洋数值模式的建立步骤和海洋数值模式的分类。
1.1 什么是海洋数值预报
1.2 海洋数值模式的建立及其分类
第二章 数值方法基础
课时目标：理解有限差分的定义；理解差分格式的基本性质并能进行稳定性分析；理解偏微分方程初值问题数值解的形式和误差；了解非线性计算不稳定；理解线性代数方程组求解方法。
2.1 有限差分方法
2.2 差分格式的基本性质和稳定性分析
2.3 偏微分方程初值问题数值解的形式
2.4 偏微分方程初值问题数值解的误差
2.5 非线性计算不稳定
2.6 线性代数方程组求解方法-直接法
2.7 线性代数方程组求解方法-迭代法
第三章 二维流场数值模式
课时目标：掌握二维流场数值模式对应的二维流场基本方程组；理解方程组中物理过程参数化意义；掌握一维和二维网格的数值效应；理解二维流场数值模式常见的时间积分格式；了解岸线弥合网格及常见的侧边界种类。
3.1 二维流场基本方程及物理过程参数化
3.2 一维网格的数值效应
3.3 二维网格的数值效应
3.4 二维流场数值模式常见时间积分格式
3.5 岸线弥合网格
3.6 二维流场数值模式的侧边界问题
第四章 三维流场数值模式
课时目标：掌握三维流场数值模式基本方程组；理解方程组中物理过程参数化意义；掌握简化的z坐标三维流场数值模式；理解σ坐标三维流场数值模式；了解常用三维流场数值模式。
4.1 三维流场数值模式基本方程组
4.2 三维流场数值模式物理过程参数化
4.3 一个简化的z坐标三维流场数值模式（一）
4.4 一个简化的z坐标三维流场数值模式（二）
4.5 σ坐标三维流场数值模式（一）
4.6 σ坐标三维流场数值模式（二）
4.7 σ坐标三维流场数值模式（三）
4.8 常用三维流场数值模式介绍
第五章 海浪数值模式
课时目标：掌握海浪能谱平衡方程；理解海浪能谱平衡方程中常见源函数项的形式和意义；理解第三代海浪数值模式，包括SWAN和WAVEWATCH的基本方程和差分格式等。
5.1 海浪能谱平衡方程
5.2 源函数项
5.3 第三代海浪数值模式
第六章 海洋数值模式在预报中的应用
课时目标：理解天文潮、风暴潮、海浪、海洋环流数值预报的基本步骤和特殊处理方法；了解开展预报时海洋数值模式的并行计算方法。
6.1 天文潮数值预报
6.2 风暴潮数值预报
6.3 海浪数值预报
6.4 海洋环流数值预报
6.5 海洋数值模式中的并行计算
第七章 海洋数值预报中同化方法简介
课时目标：理解资料同化的作用与发展；掌握常用同化方法；了解高阶同化方法。
7.1 资料同化的作用与发展
7.2 常用同化方法（一）
7.3 常用同化方法（二）
第八章 海洋数值预报中智能化技术简介
课时目标：了解人工智能技术基础，理解人工智能在海洋数值预报中的应用背景及实例。
8.1 人工智能的基础知识
8.2 人工智能在海洋数值预报中的应用
第九章 海洋数值预报系统及其产品简介
课时目标：了解常见的海流、海浪数值预报系统；理解常见的海流、海浪数值预报产品的特点。
9.1 海流数值预报系统及其产品
9.2 海浪数值预报系统及其产品
展开全部
预备知识
本课程先修课程为：《高等数学》《海洋科学导论》《物理海洋学》等。
参考资料
教材：
《海洋数值预报基础》，史剑，张文静，海洋出版社，2019年6月。
辅助教材：
《海洋与其过程的数值模型》，[美] 甘塔，克莱森 著；乾爱国，黄海华，程同道，李延华，吕志锋，刘永胜 等 译。中国水利水电出版社，2014年2月。
《新编数值天气预报》，刘宇迪，周毅，韩月琪，王举，气象出版社，2016年8月。
常见问题
Q：本课程的教学对象
A：本课程主要面向海洋科学、海洋技术、海洋信息工程、大气科学、气象技术与工程、港口航道与海岸工程、环境科学等与地学相关的专业。
认证成绩和证书
智能问答和解析
视频学习辅助
浙公网安备 33010802012594号
