科研推荐 | 应用数学专题推荐，纽约大学终身正教授指导

作者：南星教育 来源：院校库 标签：大学排名

热门科研课题推荐

应用数学专题：

偏微分方程数值模拟等数学建模方法在环境数据分析中的应用

开始日期：2025-08-02

课时安排：7周在线小组科研学习+5周不限时论文指导学习

适合人群

适合年级 (Grade): 高中生/大学生

适合专业 (Major): 数学、应用数学、环境科学、大气科学、自然地理、地球科学、气象学等专业或对上述专业感兴趣的学生

学生需要具备MATLAB编程，物理和微分方程基础

建议选修: 高等数学：抽象代数

导师介绍

David

纽约大学 New York University (NYU)终身正教授&首席研究员

David导师现任纽约大学Courant研究院终身正教授，纽约市环境流体动力学实验室(EFDL)主任，纽约大学阿布扎比分校海平面变化中心主任。教授是一位物理气候科学家，研究兴趣聚焦与极地地区有关的现象及其对全球气候的影响。导师目前的研究重点是地球冰盖与海水相互作用的计算机建模，以及为改进模型而获取和实现观测数据。导师发表了70多篇关于极地环境科学的同行评议文章。

I am a physical climate scientist who studies phenomena relating to the Polar Regions and their impacts on global climate. My current research focuses on the computer modeling of the interaction of the Earth’s ice sheets with ocean waters, and the acquisition and implementation of observational data for model improvements. I have published more than 70 peer-reviewed articles on polar environmental science. I am a Professor of Mathematics and Atmosphere-Ocean Science at the Courant Institute of Mathematical Sciences at New York University, Director of the Environmental Fluid Dynamics Laboratory (EFDL) in New York City, and Director of the Center for Sea Level Change at New York University Abu Dhabi.

任职学校

纽约大学（New York University）简称“NYU”，毕业生综合就业能力排名世界第11位，极受雇主认可。被列为25所新常春藤名校之一。纽约大学在计算机科学、数学、会计与金融、法律、表演艺术、等多个优势学科拥有世界顶尖的学术资源。截至2020年10月，该校的校友、教授及研究人员中产生了有38位诺贝尔奖得主（全球第19）、5位菲尔兹奖得主、8位图灵奖得主，以及26名普利策奖得主，37名奥斯卡金像奖得主。

项目背景

天气况状瞬息万变，令人难以捉摸，精准的天气预报可为人们的生产生活提供科学准确的决策指导和服务，因此，最大限度的准确预测天气及灾害一直是人们的不懈追求。数值天气预报的诞生曾经给天气预报领域带来跨越式的发展，它是以气象观测资料为初值条件，通过巨型计算机进行数值计算，再用流体力学和热力学的方程组进行求解，进而预测未来一定时段的大气运动状态。尽管现代气象预测系统已经在数值预报模型上取得不错的效果，但这种依赖人们对大气物理理解的物理模型常会受到各种各样随机因素的干扰，无法满足气候复杂多变地区的预测需求。随着智能化时代的到来，人们开始依托先进技术手段建立起各种预测天气的方式，数据科学与统计学的身影也在气象预测领域日渐活跃。

项目介绍

了解正在发生的全球气候变化，需要研究构成气候系统的各个组成部分，以及每个组成部分如何应对变化。本项目将介绍控制地球大气和海洋流体动力学的微分方程。它还将介绍用于求解方程的主要计算方法。学生将学习大气运行及其与海洋相互作用的关键现象。他们还将学习如何设计计算策略来模拟这种现象。一个使用计算机模拟来了解大气和海洋在温室气体增加下的反应的案例研究将在后期完成。学生的最终结果将是基本了解（a）从数学角度看大气和海洋是如何运作的，以及（b）如何在计算机上求解大气和海洋的数学方程。在项目结束时，提交项目报告，进行成果展示。Understanding ongoing global climate change requires a study of the various components that make up the climate system and how each respond to change. This course will introduce the differential equations that govern the fluid dynamics of earth’s atmosphere and oceans. It will also present the main computational techniques used to solve the equations. Students will learn the key phenomena underlying the operation of the atmosphere and its interaction with the ocean.  They will also learn how to design computational strategies to simulate such phenomena. A case study using a computer simulation to understand the atmosphere and ocean’s response under increasing greenhouse gases will complete the course. The final outcome for the students will be to have achieved a basic understanding of (a) how the atmosphere and oceans operate from a mathematical perspective and (b) how to solve the mathematical equations of the atmosphere and ocean on a computer.

项目大纲

对地球的观测：天气与气候记录，卫星，大气、海洋环流模式，耦合气候系统 Earth Observations, Weather and Climate Records, Circulation Patterns of the Atmosphere and the Ocean

地球物理流动研究：质量和动量的控制方程，分层旋转流体的原始方程公式，地转风近似，蝴蝶效应等 Geophysical Flow；Governing Equations for Mass and Momentum；Primitive Equation Formulations for Stratified, Rotating Fluids；The Butterfly Effect

气候模拟的数值方法：半拉格朗日法，Galerkin谱方法 Numerical Methods of Climate Modeling: The Semi-Lagrangian Transport Method, Galerkin Spectral Methods

气候模拟案例研究：古气候模拟，温室气体浓度增加 Climate Simulation：Paleoclimate Simulations, Increased Greenhouse Gas Concentrations

学术研讨1：教授与各组学生探讨并评估个性化研究课题可行性，帮助学生明晰后续科研思路 Final Project Preparation Session I

学术研讨2：学生将在本周课前完成气候模拟预测原型（prototype）及伪代码（Pseudocode），教授将根据各组进度进行个性化指导，确保学生优质的终期课题产出 Final Project Preparation Session II

项目成果展示 Final Presentation

项目收获

7周在线小组科研学习+5周不限时论文指导学习 共125课时

项目报告

优秀学员获主导师Reference Letter

EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等级别索引国际会议全文投递与发表指导（可用于申请）

结业证书

成绩单

LASER Award in Research Skills for Academic Study官方证书并转换8 UCAS Tariff Points（可选）

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