一个全球变网格多层原始方程差分模式的设计

文章设计了一个以均匀网格差分模式为基础的全球变网格多层原始方程差分模式。还证明了如果前者满足了一定条件,从而具有质量与能量守恒性质以及与连续情况一致的动能、位能和表面位能之间的转换关系,则变网格模式也同样具有。而且,把前者改变为后者增加的运算量很小,也非常方便。     

再论全球变网格多层原始方程差分模式的设计

在修正的MM4和一个有限域变网格差分模式的基础上,设计了全球变网格多层原始方程差分模式。可以证明：设计的模式具有质量、能量守恒等整体性质,并具有正确的动、位能转换关系。为了克服高纬地区经线辐合带来的时间步长须取得很小的问题,给出了不进行滤波处理并仍能保持整体性质的解决办法。     

对多层原始方程模式的合理性分析

本文分理论基础和数值分析两部份。在第一部份中,利用绝热无耗散多层原始方程模式从理论上证明:如在初始时刻t_0时运动是对称的(包括地形是对称的),则在t>t_0的任一时刻,运动将保持是对称的。还在考虑对称地形情况下用模式进行时间数值积分,证明了理沦结果的正确性,因而,理论结果可以作为分析模式合理性的基础。 但是,如考虑实际地形,则由于其对称部份和反对称部份数量相当,运动的对称性会大大降低,受影响的地区主要是北半球高山地区和南半球与之对称的低地。而且,这种影响是从低层逐渐传播到高层的。     

34层线性球面原始方程谱模式与模式大气对地形强迫的响应

本文建立了一个34层包括牛顿冷却、Rayleigh摩擦和非绝热加热线性原始方程谱模式。用此模式对地形强迫为下边界条件进行时间积分。结果表明,此模式计算稳定,有较好的精度及计算时间节省的特点模式的积分结果还表明,此模式对球面大气准定常行星波的形成和传播有较好的描写能力。     

一个全球原始方程谱模式及其数值诊断检验

本文描述了一个全球原始方程谱模式及其方程组。模式在垂直方向取σ坐标,水平方向用球面勒尚得函数表示,并用三角形截差法取21个波,模式中包含有各种非绝热物理过程的参数化方案。时间积分采用半隐式方案,并考虑了地形的影响。模式的数值试验结果表明,该模式有能力模拟出人气环流中的许多基本特征。例如,纬向平均风场、温度场、径向环流、南北方向上物理量的交换和输送等等。模式在北京气象中心M-170机上积分一天,时间步长取45min,需要20min CPU时间,内存62k字节。因此该模式可以在国内大部份中型机上运行。     

两层原始方程海流数值模式和模拟

设计了一个两层原始方程海流数值模式，利用１月和７月多年平均的海平面气压场和由该气压诊断出的海面风场，对此模式的性能进行了检验，结果表明，模拟得出的海洋表层及次表层流与实况较为一致，文中还将模拟结果和ＩＡＰ ＯＧＣＭ以及ＯＳＵ ＯＧＣＭ的相庆结果作了初步比较和分析。     

半拉格朗日方法在全球原始方程模式中的实现

简单介绍了半拉格朗日平流方案的基本概念,并详细总结了基估全球原始方程模式,特别是在ＩＦＳ的具体实现过程,拉格朗日平流的观点是着流体质点看流体运动,基贩关键是流体轨迹的计算。轨迹中点和起始点水平坐标的示得可以利用球面三角,直接在球极坐标中进行,并采用一些较高的近似。为了充分获得半拉格朗日方案析益处,在起始点的内插能工巧匠春阶数至少应在四阶以上,为避免昂贵的三维三次内插,可以采用三维“准三次”内插 。     

DESIGN OF A THREE-DIMENSIONAL GLOBAL ADIABATIC SPECTRAL PRIMITIVE EQUATION MODEL

A three-dimensional(3D)global adiabatic spectral primitive equation model has beendesigned.The main features are as follows.(1)Adoption of spherical harmonics and Tschebyscheff polynomials as the basis functions inthe horizontal and vertical respectively,but the unknowns in the spectral equations are two-dimensional;(2)Inclusion of the tropopause,which may vary with time and space;(3)Suggestion of a spectral method for representing the vertical structure of the atmosphereapplicable to the unsmoothed profile case;(4)In consideration of nonlinear vertical aliasing a technique is proposed to avoid it andnonlinear computational instability.Based on real data forecasts up to 48 hours have been performed.The results show that thestatistical verifications with the model are superior on the average to those with the T42L9 usedoperationally before 1995 at NMC of China at the same mean resolution.     

一个大气定常波的非线性初始方程谱模式

本文提出了一个可以用于大气定常波数值模拟的非线性初始方程三维谱模式,模式的动力学框架与文献[1]中的线性模式是相互对应的。利用线性模式的定常解作为初值,通过Newton-Raphson迭代法求出了收敛的非线性定常解。文中给出了这一模式大气对于北半球大尺度地形和1979年1月平均非绝热加热场的响应作为计算实例,并与对应的线性响应以及观测事实进行了对比,证明在考虑了大气中波动之间的非线性相互作用之后数值模拟的结果确实比线性模式有显著的改进,尤其是对于低纬环流系统更是如此。这表明了非线性作用对于热带环流系统的极端重要性。      

DESIGN OF A THREE-DIMENSIONAL GLOBAL ADIABATIC SPECTRAL PRIMITIVE EQUATION MODEL*

A three-dimensional(3D) global adiabatic spectral primitive equation model has been designed.The main features are as follows.(1) Adoption of spherical harmonics and Tschebyscheff polynomials as the basis functions in the horizontal and vertical respectively,but the unknowns in the spectral equations are two-dimensional;(2) Inclusion of the tropopause,which may vary with time and space;(3) Suggestion of a spectral method for representing the vertical structure of the atmosphere applicable to the unsmoothed profile case;(4) In consideration of nonlinear vertical aliasing a technique is proposed to avoid it and nonlinear computational instability.Based on real data forecasts up to 48 hours have been performed.The results show that the statistical verifications with the model are superior on the average to those with the T42L9 used operationally before 1995 at NMC of China at the same mean resolution.     

SPLIT SEMI-IMPLICIT INTEGRATION OF TROPICAL LIMITED AREA MULTI-LEVEL PRIMITIVE EQUATION MODEL

A tropical limited area multi-level primitive equation model,in which the time integral is performed with a split semi-implicit scheme,is presented.The operating time is shortened to one-third of the time the explicit scheme needs.The results of operational experiments show that the model is stable in computation and capable of producing satisfactory forecast for tropical systems.Besides synoptic reports,data derived from other sources are used so as to improve the forecast,especially over tropical oceans where conventional data are scarce.     

正压原始方程有限区域谱模式的预报试验

本文包括四方面内容; (1)给出一个单向嵌套的有限区域浅水波方程谱模式的具体方案及其预报试验结果。这个模式基于文献。其特点是:基本展开函数为“修正的双傅氏级数”,它由两部分组成:正交双博氏级数及非正交的线性函数,这两部分之间互不正交。 (2)对同一实例,比较了谱方法,差分法,假谱法24h,48h预报结果。甚至同格距缩小一半的差分法相比,谱方法预报效果仍优于差分法预报效果。 (3)试验了谱模式的固定边界、刚体边界、侧边界条件随时间变化但不加松弛处理,以及侧边界条件随时间变化加松弛处理四种方案。结果表明,合理的边界条件及有效的边界处理方法对谱模式来说是至关重要的。 (4)提出并试验了谱模式的一种地形区计算方案,有助于谱模式中对陡峭地形的处理。     

距平模式月际旱涝异常的诊断及预测试验

用地气耦合非定常距平模式对２４个夏季旱涝月个例进行了诊断和预测试验。结果表明,用这种动力与统计外部结合的ＭＯＳ方法进行旱涝预测比较简易可行,并且达到一定的准确率,便于在短期气候预报的业务中推广应用。     

A TWO-LAYER PRIMITIVE EQUATION OCEAN CURRENT MODEL AND ITS SIMULATION

A two-layer primitive equation model is developed in this paper. The capabilities of this model aretested by the use of multiyearly averaged January and July sea surface level pressure fields and windfields which can be diagnosed from the pressure fields. The results show that the ocean surface currentsand undercurrents in the second layer driven by the sea surface wind and the sea surface pressure areclose to the observation. The results are also compared with that of the IAP OGCM and the OSUOGCM.     

ECMWF参考大气谱模式在Convex320机上的发展

将ＥＣＭＷＦ预报模式移植到Ｃｏｎｖｅｘ３２０机上，修改了Ｉ／Ｏ结构，使得该模式在该机上顺利运行，在模式中引入了参考大气。计算了６个实例，取得了较好的结果，另外，在该模式上还ＣＸＳ格式，节省了计算时间，也提高了计算精度。