MITgcm海洋环流与海冰模式的理论与实践应用

背景

在全球变暖的背景下，海洋环流模拟研究一直都是重点和热点。麻省理工学院开发的通用环流模型MITgcm是一个多尺度多过程、以海洋模拟为中心、且涵盖大气、海冰、地球生物化学过程的数值模型，是目前最为主流的海洋环流模型之一，由多个子模块组成，包括但不限于：

1. 动力核心模块：用于模拟海洋大气等地球流体动力学、热力学过程。
2. 离线模块：在给定流场情况下，研究生物地球化学示踪物的演变和输运过程。
3. 粒子追踪模块：用于模拟流体质点在海洋中的输运和轨迹特征。
4. 海冰模块：用于模拟极地海冰生消和输运等热力和动力过程。

这些子模型通过不同的组合，实现不同的研究目标。MITgcm模型常常用于海-气耦合、全球大洋环流、区域海洋环流、内波内潮、极地海冰等物理海洋相关的研究课题，也可以用于对流、双扩散、旋转水池等实验室流体的数值模拟中。

为了帮助广大相关从业人员了解海洋模式MITgcm及分支模块的使用，掌握模式的使用，海象云课堂(VX)特举办了此次培训班，助力相关从业人员，掌握MITgcm模式，以便在在海洋、气候和流体力学等领域的应用。

课程大纲

课程	主要内容
专题一 Linux基础	（1）Linux背景介绍（Linux系统特点，与windows、MacOS对比） （2）Linux基础命令（常用命令介绍，管道、流、正则表达式等概念介绍） （3）Make编译系统简介（链式依赖关系、文件结构介绍） （4）环境变量设置与管理（软件安装与版本选取，超算module命令介绍）
专题二 MITgcm模式简介	（1）MITgcm模式发展介绍（发展历史、特点、生态资源，与主流海洋模式对比） （2）数值模式理论基础（交错网格、动力框架、数值计算方案、并行框架、参数化方案、功能模块等） （3）主要应用案例简介（模型自带案例介绍） （4）后处理工具介绍（Python生态圈，xarray，xgcm包介绍）
专题三 模式的安装与测试	（1）MITgcm模式下载解压（开源社区github介绍） （2）编译环境设置及软件安装（gfortran, openmpi，netcdf，lapack） （3）MITgcm的串行、并行编译（gfortran, openmpi） （4）自带案例运行及诊断（全球海洋案例）
专题四 python处理工具简介	（1）Miniconda环境安装（科学计算开源社区anaconda介绍，conda命令介绍） （2）JupyterLab开发环境安装（科学计算开发环境介绍，日志、公式、代码、图片一站式开发环境） （3）python第三方库xmitgcm的介绍和安装（模式后处理库） （4）python第三方库xgcm的介绍和安装（模式诊断计算库）
专题五 理想内波模拟	（1）准备初始、边界条件和地形数据（理想实验设置，潮汐强迫、地形坡度） （2）粒子追踪模块和人工粒子释放及追踪（flt模块介绍） （3）内波模拟及输出诊断分析（STDOUT文件分析） （4）模拟后处理和结果展示分析（xmitgcm读取数据画图）
专题六 全球海洋环流模拟	（1）准备初始、强迫和地形数据（SODA初始场、NCEP强迫场、ETOPO地形） （2）修改运行时参数文件（data*文件参数修改） （3）全球海洋模拟及输出诊断（STDOUT文件分析、错误修正） （4）模拟后处理和结果展示（xmitgcm、xgcm读取、诊断计算、画图）
专题七 区域海冰模拟	（1）准备初始、边界和海表强迫数据（大区域模拟结果提供初始、边界条件） （2）修改运行时参数文件（data*文件参数修改） （3）区域海冰模拟及输出诊断（STDOUT分析和错误诊断分析及调试） （4）模拟后处理和结果展示（proplot画图展示、地图投影）
专题八 经验总结	基于MITgcm模型的科研成果和经验介绍