Вопросы_Моделирование гидрологических процессов и

«УТВЕРЖДАЮ»
Зав. кафедрой ___________
«
»______________2013 г.
протокол № 4
ВОПРОСЫ
к экзамену по курсу
«Моделирование гидрологических процессов и проблемы гидрологии»
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Метеорологические величины и атмосферные явления. Масштабы
метеорологических процессов. Типы метеорологических численных моделей.
Математическое описание атмосферы как сплошной среды (на примере WRF).
Понятие о сплошной среде. Координатные системы в математических моделях
сплошной среды. Описание динамических процессов. Метод Эйлера и метод
Лагранжа.
Современные подходы к численному моделированию процессов глобальной
циркуляции. Модели глобальной циркуляции атмосферы. Основные типы и
примеры существующих глобальных моделей атмосферы. Задачи и особенности
моделей глобальной циркуляции. Понятие об ансамблевых моделях.
Общее представление о математическом моделировании мезомасштабных
процессов в атмосфере. Особенности и ограничения математических моделей
различных метеорологических масштабов. Оценки качества численных прогнозов
погоды.
Основные методы моделирования микрофизических и радиационных процессов в
атмосфере, используемые WRF. Понятие параметризации.
Математическая модель атмосферы и подстилающей поверхности в системе WRF.
Координатная система модели WRF. Понятие расчетного домена. Типы
применяемых вертикальных координатных систем. Вертикальная координата,
следующая за рельефом поверхности.
Система уравнений модели WRF. Общее описание системы уравнений динамики
атмосферы, используемых модулем ARW, и методов их решения. Особенности
дискретизации. Возможности распараллеливания алгоритма решения (в самом
общем виде).
Типы используемых картографических проекций. Задание параметров
подстилающей поверхности. Описание файла базы данных «geog». Работа
программы geogrid.exe пакета WRF.
Уравнения движения атмосферы в системе WRF. Силы, действующие в атмосфере.
Сила тяжести, сила Кориолиса, сила барического градиента, вязкие силы,
центробежная сила.
Моделирование облачности в WRF. Особенности описания фазовых переходов
воды в атмосфере.
Уравнения движения турбулентной атмосферы в системе WRF, их связь с системой
основных уравнений метеорологии.
Особенность описания барических образований в системе WRF.
Моделирование осадков в системе WRF.
Методы численного решения системы уравнений динамики атмосферы в модели
WRF. Корректный выбор параметров расчета.
Системы пост-процессной обработки и визуализации данных расчета WRF.
Система усвоения гидрометеорологических данных. Блок усвоения данных
системы WRF. Форматы данных.
Уравнения динамики вязкой жидкости. Понятие вязкости. Траектории и линии
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
тока.
Особенности мезомасштабной циркуляции атмосферы: бризы, склоновые и
стоковые ветры, фены.
Волновые процессы в жидкостях и газах. Распространение звуковых волн.
Волновые процессы в атмосфере.
Поля метеорологических величин и методы их исследования. Понятие градиента.
Основные методы статистической обработки рядов наблюдений. Математическая
модель временного ряда.
Основные статистические величины, характеризующие выборку наблюдений или
измерений.
Регрессионные методы исследования временных рядов. Понятие тренда.
Понятие коррелированности рядов наблюдений. Коэффициент линейной
корреляции. Автокорреляция.
Корреляционный анализ ременных рядов наблюдений.
Частотный анализ периодических составляющих временного ряда. Понятие о
преобразовании Фурье.
Понятие о СВАН диаграммах временных рядов наблюдений.
Вейвлеты. Общее понятие.
Вейвлетный анализ временных рядов наблюдений.
Коэффициент линейной регрессии.
Множественный корреляционный анализ. Основные понятия.
Фрактальные методы исследования временных рядов наблюдений. Общее понятие
о стохастических процессах. Винеровский процесс.
Мультифрактальные процессы. Постоянная Херста.
Нелинейная регрессия. Методы исследования.
Интерполяция и экстраполяция пространственных и временных рядов наблюдений.
Нормальный закон распределения случайной величины. Понятие гистограммы.
Метод наложенных эпох и его применение для исследования временных рядов
наблюдений.
Функциональная и стохастическая зависимость величин.
Случайная величина. Понятие вероятности. Закон больших чисел.
Математическое ожидание и дисперсия случайной величины.
Общее описание гидрологической модели GSFLOW.
Основные расчетные модули системы GSFLOW (PRMS, MODFLOW) их
назначение и общая характеристика.
Расчетная схема и основные гидрологические процессы, моделируемые в системе
GSFLOW.
Процессы в поверхностном слое (модуль PRMS, GSFLOW).
Учет геофизики поверхности рабочего домена (модель PRMS).
Процессы, моделируемы модулем MODFLOW, объединение с PRMS.
Моделирование осадков (модуль PRMS).
Моделирование радиационных процессов (модуль PRMS).
Сегментация рабочего домена и общие принципы дискретизации в расчетной схеме
GSFLOW.
Учет процессов испарения (модуль PRMS).
Описание процессов в почвенном слое (GSFLOW).
Моделирование процессов таяния снега (GSFLOW).
Модель «рабочей ячейки» в модуле PRMS.
Модель «рабочей ячейки» в модуле MODFLOW.
Типы расчетов и выходные файлы системы GSFLOW.
Водный режим и водный баланс озер. Моделирование открытых водных бассейнов
в системе GSFLOW.
57
58
59
60
Понятие водоносного горизонта (аквафера). Роль аквафера в моделировании
гидрологических процессов.
Моделирование водного режима реки в системе GSFLOW. Понятие водного
бюджета.
Основные гидрологические характеристики водных потоков. Типы водных потоков.
Моделирование водных потоков в системе GSFLOW.
Физико-географические характеристики речного бассейна. Моделирование речного
бассейна в системе GSFLOW.
Зав. кафедрой______________________ П.С. Лопух
Преподаватель_____________________ А.Г. Светашев
Дата утверждения «_17___» __декабря__ 2013 г., протокол № 4