دسترسی نامحدود
برای کاربرانی که ثبت نام کرده اند
برای ارتباط با ما می توانید از طریق شماره موبایل زیر از طریق تماس و پیامک با ما در ارتباط باشید
در صورت عدم پاسخ گویی از طریق پیامک با پشتیبان در ارتباط باشید
برای کاربرانی که ثبت نام کرده اند
درصورت عدم همخوانی توضیحات با کتاب
از ساعت 7 صبح تا 10 شب
ویرایش: 2019
نویسندگان: Lars Petter Røed
سری: Springer Textbooks in Earth Sciences, Geography and Environment
ISBN (شابک) : 3319938630, 9783319938639
ناشر: Springer Nature
سال نشر: 2018
تعداد صفحات: 293
زبان: English
فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود)
حجم فایل: 5 مگابایت
در صورت تبدیل فایل کتاب Atmospheres and Oceans on Computers: Fundamental Numerical Methods for Geophysical Fluid Dynamics به فرمت های PDF، EPUB، AZW3، MOBI و یا DJVU می توانید به پشتیبان اطلاع دهید تا فایل مورد نظر را تبدیل نمایند.
توجه داشته باشید کتاب جو و اقیانوس ها در رایانه ها: روش های بنیادی عددی برای دینامیک سیالات ژئوفیزیک نسخه زبان اصلی می باشد و کتاب ترجمه شده به فارسی نمی باشد. وبسایت اینترنشنال لایبرری ارائه دهنده کتاب های زبان اصلی می باشد و هیچ گونه کتاب ترجمه شده یا نوشته شده به فارسی را ارائه نمی دهد.
این کتاب درسی گام به گام روشهای عددی پایه را برای حل معادلات حاکم بر حرکت جو و اقیانوس معرفی میکند و نحوه توسعه مجموعهای از دستورالعملهای مربوطه را برای رایانه به عنوان بخشی از یک کد شرح میدهد. رایانه های امروزی به اندازه کافی قدرتمند هستند که امکان پیش بینی های 7 روزه را در عرض چند ساعت فراهم می کنند و آموزش مدرن این موضوع به ترکیبی از رویکردهای نظری و محاسباتی نیاز دارد.
هدف این ارائه برای دانشجویان فارغ التحصیل مبتدی است که قصد دارند پیش بینی یا محقق شوند، یعنی کاربران مدل های موجود یا توسعه دهندگان مدل. با این حال، توسعه دهندگان مدل باید به خوبی در فیزیک اساسی و همچنین در روش های عددی آشنا باشند. بنابراین، در حالی که برخی از موضوعات مورد بحث در مدلسازی جو و اقیانوس پیشرفتهتر هستند، این کتاب تضمین میکند که شکاف بین دانشمندانی که نتایج شبیهسازیها و مشاهدات مدل را تحلیل میکنند و کسانی که با کارهای درونی مدل کار میکنند، وجود ندارد. گسترده تر شود.
با این روح، این دوره روش هایی را ارائه می دهد که به موجب آن معادلات تعادل مهم در اقیانوس شناسی و هواشناسی، یعنی معادله فرارفت- انتشار و معادلات آب کم عمق در یک زمین در حال چرخش، می توانند با روش های عددی و با دانش قبلی کمی حل شوند. . تمرکز عددی روی روشهای تفاضل محدود (FD) است، و اگرچه روشهای قویتری وجود دارد، سادگی FD آن را به عنوان یک مقدمه آموزشی برای موضوع ایدهآل میکند. این کتاب شامل تمرین های مناسب و مسائل کامپیوتری نیز می باشد.
This textbook introduces step by step the basic numerical methods to solve the equations governing the motion of the atmosphere and ocean, and describes how to develop a set of corresponding instructions for the computer as part of a code. Today's computers are powerful enough to allow 7-day forecasts within hours, and modern teaching of the subject requires a combination of theoretical and computational approaches.
The presentation is aimed at beginning graduate students intending to become forecasters or researchers, that is, users of existing models or model developers. However, model developers must be well versed in the underlying physics as well as in numerical methods. Thus, while some of the topics discussed in the modeling of the atmosphere and ocean are more advanced, the book ensures that the gap between those scientists who analyze results from model simulations and observations and those who work with the inner works of the model does not widen further.
In this spirit, the course presents methods whereby important balance equations in oceanography and meteorology, namely the advection-diffusion equation and the shallow water equations on a rotating Earth, can be solved by numerical means with little prior knowledge. The numerical focus is on the finite-difference (FD) methods, and although more powerful methods exist, the simplicity of FD makes it ideal as a pedagogical introduction to the subject. The book also includes suitable exercises and computer problems.
Preface What This Book Is and What It Is Not Organization Some Historical Notes Caveats and Concerns References Acknowledgements Contents 1 Governing Equations and Approximations 1.1 Governing Equations 1.2 Boundary and Initial Conditions 1.3 Hydrostatic Approximation 1.4 Boussinesq Approximation 1.5 Shallow Water Equations 1.6 Quasi-geostrophic Equations 1.7 Summary and Remarks 2 Preliminaries 2.1 Elliptic Equations 2.2 Parabolic Equations 2.3 Hyperbolic Equations 2.4 Boundary Conditions 2.5 Taylor Series 2.6 Finite Difference Approximations 2.7 Truncation Errors 2.8 Notation 2.9 Orthogonal Functions 2.10 Fourier Series 2.11 Fourier Transforms 2.12 Summary and Remarks 2.13 Exercises 2.14 Computer Problems 2.14.1 Truncation Errors in Two Recursion Formulas 3 Time Marching Problems 3.1 Advection–Diffusion Equation 3.2 Diffusion 3.3 Advection 3.4 Shallow Water Equations 3.5 Summary and Remarks 4 Diffusion Problem 4.1 One-Dimensional Diffusion Equation 4.2 Finite Difference Form 4.3 Numerical Stability 4.4 Von Neumann Stability Analysis 4.5 Stability of the Discrete Diffusion Equation 4.6 Centered-in-Time Centered-in-Space Scheme 4.7 Necessary Stability Condition 4.8 Explicit and Implicit Schemes 4.9 Convergence and Consistency: DuFort–Frankel 4.10 Crank–Nicholson 4.11 A Direct Elliptic Solver 4.12 Summary and Remarks 4.13 Exercises 4.14 Computer Problems 4.14.1 Vertical Diffusive Mixing 4.14.2 Vertical Mixing in a Coupled Atmosphere–Ocean Model 4.14.3 Yoshida's Equatorial Jet Current 5 Advection Problem 5.1 One-Dimensional Advection Equation 5.2 Finite Difference Forms 5.3 Leap-Frog Scheme 5.4 Stability of the Leap-Frog Scheme: The CFL Condition 5.5 Numerical Dispersion 5.6 Initial Value Problem in CTCS Schemes 5.7 Computational Modes and Unphysical Solutions 5.8 Getting Rid of the Computational Mode: Asselin Filter 5.9 Upstream Scheme 5.10 Diffusive Scheme 5.11 Lax–Wendroff Scheme 5.12 Semi-Lagrangian Method 5.13 Physical Interpretation of the CFL Condition 5.14 Implicit Scheme 5.15 Numerical Diffusion 5.16 Flux Corrective Schemes 5.17 Summary and Remarks 5.18 Exercises 5.19 Computer Problems 5.19.1 Advection in Atmospheres and Oceans 5.19.2 Flux Corrective Methods 6 Shallow Water Problem 6.1 Shallow Water Equations 6.2 Linear Shallow Water Equations 6.3 Analytic Considerations 6.4 Finite Difference Forms: Linear Equations 6.5 Staggered Grids 6.6 Finite Difference Forms: Nonlinear Equations 6.7 Nonlinear Instability 6.8 Semi-implicit and Time-Splitting Methods 6.9 Summary and Remarks 6.10 Exercises 6.11 Computer Problems 6.11.1 Geostrophic Adjustment 6.11.2 Storm Surges 6.11.3 Quasi-Lagrangian Method Applied to a Nonlinear System 7 Open Boundary Conditions and Nesting Techniques 7.1 Open Boundaries 7.2 Nesting Techniques 7.3 Radiation Conditions 7.4 Sponge Condition 7.5 Flow Relaxation Scheme 7.6 A Weakly Reflective OBC 7.7 Summary and Remarks 7.8 Exercises 7.9 Computer Problems 7.9.1 Planetary Waves 8 Generalized Vertical Coordinates 8.1 Transformation to a General Vertical Coordinate 8.2 Transformation of the Governing Equations 8.3 Terrain-Following Coordinates 8.4 Summary and Remarks 9 Two-Dimensional Problems 9.1 Diffusion Equation 9.2 Advection Equation 9.3 Shallow Water Equations 9.4 Summary and Remarks 9.5 Exercises 9.6 Computer Problems 9.6.1 Upwelling in the Bay of Guinea 10 Advanced Topics 10.1 Higher Order Advection Schemes 10.2 Combined Advection–Diffusion 10.3 Nonlinear Instabilities 10.4 Smoothing and Filtering 10.5 Two-Way Nesting 10.6 Spectral Method 10.7 Summary and Remarks 10.8 Exercises 10.9 Computer Problems 10.9.1 Combined Advection–Diffusion 11 Quality Assurance Procedures 11.1 Sub-grid Scale Parameterizations and Spectral Cutoffs 11.2 Good Models 11.3 Quality Assurance Procedures 11.4 Summary and Remarks A Appendix A Introduction to Fortran 2003 via Examples A.1 Why Use Fortran? A.2 Historical Background A.3 Fortran Syntax A.3.1 Data Types in Fortran A.4 Structure of Fortran A.4.1 Declaration of Variables A.4.2 Instructions A.5 Compiling a Program A.6 Sample Programs A.6.1 Daynumber Converter A.6.2 Temperature Converter A.6.3 A More User-Friendly Version of the Converter Program A.6.4 Variable Types, Arrays, Loops, and Memory Allocation A.6.5 File Input/Output or I/O A.6.6 Multidimensional Arrays A.6.7 Functions and Subroutines A.7 Exercises