基于球面阴阳网格数值计算研究进展

对球面阴阳网格的转换关系、优缺点及边界数据插值交换方法的相关知识进行了较为详细介绍。同时对应用球面阴阳网格的3种数值计算方法进行了回顾总结,包括优化的Schwarz方法、CIP-CSLR平流数值计算方法、多离散矩有限体积法。针对优化的Schwarz方法,从浅水方程组的离散入手,讨论了其在求解球面椭圆型问题的优势;而对CIP-CSLR平流数值计算方法和多离散矩有限体积法,主要从如何在网格单元内构造插值函数的角度对其进行分析。最后对开发全球非静力阴阳网格模式进行展望。     

中尺度数值模式的自适应网格设计

引进了自适应网格设计的方法。自适应网要生成行技术基础变分原理,所生成的网格具有光滑性、一定程度的正交性和机调节网格疏密程度的优点,这种新技术可任意加密局地网格,从而达到以较小的计算量获得较高的计算精度的目的。将自适应网格技术应用于ＭＭ４中,并用来模拟１９２年６月１４日这次大范围暴雨过程。结果表明,采用自适应网格后计算稳定,２４ｈ降水预报得到明显改善。     

自适应网格模式在暴雨数值模拟中的应用

基于变分原理，自适应网格技术能根据数值模式的特点，在模式解梯度大的地区自动加密网格，提高模式的分辨率。将其应用于MM4模式中，采用多重网格法以加速自适应网格的生成。对1996年8月4日至5日发生在华北的特大台风暴雨过程，用自适应网格模式和均匀网格模式进行了数值模拟和动力诊断分析，以研究自适应网格模式在天气预报和模拟应用中的特点。试验表明，采用自适应网格后计算稳定，对所关心的天气系统及其降水的模拟精度均高于均匀网格模式，对形势场、风场的模拟精度也有明显改善。     

如何在LINUX下并行运行数值模式

针对运行数值模式的目的,着重介绍Linux系统的安装、编译和并行环境的建立,以及相关软件的编译安装。所用软件都可以通过Internet网获得,十分适合基层台站建立并行计算机系统,解决计算机资源和实际业务发展的矛盾,为精细化预报提供基础,同时也适合科学研究。     

套网格模式边界处理的数值试验

本文用一个准二维的原始方程组进行了套网格模式的数值试验。文中介绍了单向套网格和双向套网格的试验结果。试验表明在粗细网格边界上采用松弛法有较好的效果。     

自适应网格技术在数值模式中的应用研究 II.二维问题

用一个具有解析解的二维动力锋生成过程算例,对比自适应网格方案和固定网格方案的优劣,结果表明:同等误差要求下,固定网格方案的网格点数为自适应网格方案的3倍。从时间演化上看,自适应网格对温带气旋的预报,在同等误差要求下,可比固定网格的预报延长10小时以上。文章对加权系数选取及对解的影响进行了分析,从几个切面的计算结果展示了自适应网格对网格的优良安排并能抓住锋面特征结构。文章分析了光滑性、正交性对结果的影响。结果表明:网格的光滑性影响有一个优化值;在网格适当安排情况下,要适度考虑正交性。     

气候模式并行计算

气候模式并行计算是国内外最近重视开展的在大规模并行计算机上应用的并行软件的开发工作。“气候动力学和气候预测理论的研究”国家攀登项目近年来先后在国产曙光１０００和曙光１０００Ａ并行计算机上开展了气候模式并行计算工作。所用的气候模式是气候动力学项目“八五”阶段设计发展的９层全球格点大气环流模式和从１９９７年起着手研制的１８层全球格点大气环流模式。这是我国首次进行的气候数值模式并行计算工作,阶段性工作取得了合理的并行效率。研究表明以大气环流模式为代表的气候模式是最适合并行计算机实际应用的科研任务之一,国产并行计算机有能力在该领域实际应用中发挥作用。     

利用有限区域数值模式进行气候模拟研究的综合介绍

利用有限区域数值模式进行气候模拟是近年来发展的一种研究区域气候的新方法。本文综合介绍了用区域模式进行气候模拟的必要性、可靠性及其研究现状和主要进展，并指出区域气候模拟存在的一些问题及在我国发展区域气候模式的迫切性。     

变网格模式LMDZ4对东亚夏季气候的模拟检验

对法国动力气象实验室发展的变网格全球大气环流模式LMDZ4在东亚地区的模拟性能进行评估。LMDZ4作为海气耦合模式IPSL-CM5A的大气模块,本文局地格点加密区域位于东亚上空,加密区外使用ERA-interim再分析资料进行驱动,积分时段为1979—2009年。通过对模式在东亚东部区域夏季气候的模拟能力评估,发现模式整体上能够真实地模拟出南亚高压、西风急流、西太副高、水汽输送以及夏季风等环流系统的气候平均态,地面雨带和气温的分布及极值中心都得到较好再现。同时模式仍显现一定的偏差,具体表现为,华南沿海的模拟偏冷偏湿,江淮流域偏暖偏干,而东北地区则偏暖偏湿,导致这种地面要素场偏差的原因来自于中上层环流场的系统性模拟偏差。例如,高层南亚高压、西风急流模拟偏弱,而印度季风和来自印度洋的水汽输送偏强,导致华南沿海降水偏多。西太平洋副高偏东偏弱,低纬东风带强度偏弱,西太平洋区域比湿偏小,使得东南风带来的水汽无法到达江淮流域。上述偏差的产生可能由于LMDZ4模式中的云参数化方案尚存在不足之处,使得云量的模拟偏少,并且该版本模式的垂直分辨率不足,限制了它对高层环流系统的模拟能力,增加了模式的系统误差。     

网格计算及其在气象中的应用

网格是近年来最新发展起来的一种计算技术。通过使用一组开放标准与协议,各机构能够通过互联网或内部网访问数据、存储介质和其它异构计算资源,最终将分布在不同地理位置上的网络、数据、计算资源、存储、应用等在内的资源整合成为一个无缝的计算环境。气象以其高计算量、高吞吐量和密集型服务在美国、欧洲、日本等网格应用计划中占有重要的地位。如ECMWF的EcAccess,美国超级计算应用中心的MEAD等。这些计划的实施将有效地聚合分布在不同地理位置上的高性能计算资源与人力资源,实现计算资源和气象数据的共享,为数值预报乃至地球系统模拟提供一个远程的协同攻关环境。     

多网格法在长期数值天气预报模式中的应

本文在简要介绍了多网格法的基本思想和本文所用的经改进的地气耦合非定常距平模式的基础上，用多网格法求解地气耦合非定常距平模式中的位势倾向方程—椭圆型方程。通过对1982～1989年6～8月的北半球环流季节预报试验表明，由于使用多网格法，迭代精度提高了，克服了原模式预报的距平场过分光滑振幅偏小的缺点，很好地解出了模式中对长期天气预报起关键作用的大尺度低频信号。在高低两种精度下进行的比较试验表明:多网格法较逐步超松弛法可以使计算速度提高1倍以上。高精度较低精度多网格法更为有效。     

新疆区域气候要素小网格推算方法探讨

针对某一个气候要素，将我区100个气象观测站分为若干个气候区，分别对每一个气候区的气候要素和高度、经度、纬度、坡度、坡向5项地理信息要素进行分析，发现其相关关系，建立非线性回归方程，然后在新疆地图上确定一个与行政区划无关的范围，认为该范围内所有网格点上的气候要素与地理信息要素也具有同样的对应关系，进行小网格气候要素推算。     

广西中尺度数值模式格点产品检验系统

根据WM O规定的数值预报标准化检验方案开发的数值预报格点产品检验系统,可以实时检验广西中尺度数值预报产品及9210下发的多种数值产品,可为数值模式的改进及数值产品的业务化应用提供直接的参考依据。     

广西中尺度数值模式格点产品检验系统

根据WMO规定的数值预报标准化检验方案开发的数值预报格点产品检验系统,可以实时检验广西中尺度数值预报产品及9210下发的多种数值产品,可为数值模式的改进及数值产品的业务化应用提供直接的参考依据。     

大气环流数值模式的一种并行化方案

从一般计算机并行计算理论出发,结合大气科学模式的特点,总结出一套对数值模式适用的并行化编程方案,而且提出了并行计算过程中应该注意的一些问题.利用文中提到的方案,可以帮助刚开始接触并行计算的模式编程人员快速完成串行数值模式的并行编程.最后,以一个串行的大气环流模式SAMIL并行化编程作为实例,对其并行计算过程和并行计算效率进行了描述和分析.     

国家气象中心台风数值模式的改进及其应用试验

在国家气象中心台风数值模式中进行了扩大预报区域,两次嵌入人造台风模型和模式网格初始移动3个方案试验。试验结果表明：3个方案对台风路径预报效果都有所改进。该文还介绍了应用国家气象中心台风数值模式进行台风中心强度预报的进展。     

广州区域数值预报模式并行化计算

采用消息传递方式 (MPI) 对最近发展的广州区域数值预报模式进行了并行化计算研究。根据模式的结构和计算过程特点, 模式适合采用水平分区方案进行并行计算处理。在曙光3000并行计算机上分别采用一维和二维分区并行方案实现了模式的并行化计算, 并对模式的并行效率、并行加速比和并行通讯时间百分比等做了测试。对测试结果的分析表明:采用8个CPU时, 两种方案都能在1 h内完成72 h的预报, 一维分区方案的并行效率则保持在90 %左右, 可以满足业务运行需要。当模式使用8个以上CPU时, 通讯时间迅速增加并超过了计算时间的50%, 模式并行效率明显下降。CPU相同时, 模式一维分区并行方案比二维分区并行方案并行效率高且实现起来简单。