水平网格对Rossby波的影响

文中从描述准地转、β平面近似下的Rossby波方程组出发,在Arakawa A-E网格和Z网格上,分可分辨和不可分辨两种情况,从频率和群速方面讨论了这6种网格的计算频散性。结果表明:在可分辨的惰况下,Z,D,C网格比其它网格对Rossby波产生的歪曲都要小;而在不可分辨的情况下,这6种网格的描述能力都比较差。     

中尺度模式中的三维变量配置

由于中尺度模式中采用不同的三维变量配置,必将产生不同的预报和模拟效果.怎样的三维变量分布,才能产生最佳的模拟效果呢?一直没有人从事这方面的研究.为此,在线性非静力滞弹性方程组的基础上,从频率、水平群速和垂直群速方面将中尺度模式中常见的四种三维网格的计算频散性与解析解的情况进行了对比,主要采用图示比较的方法.结果表明:总的来看三维网格C/CP计算频散性能最好,Z/LZ和Z/LY网格次之,C/L网格最差.因此设计非静力斜压模式时,应尽量采用C/CP网格.但C/CP网格对水平波长较短的波,误差相对要大些.如果模拟的波动水平尺度较小时,为减少误差,水平格距要减小.另外C/CP网格主要用在有限差分模式中;要考虑谱模式中的变量配置时,应把C/CP网格和Z/LZ网格或Z/LY网格结合起来使用.     

水平离散网格与大气运动

从线性浅水方程组出发,在Arakawa A-E网格和z网格上,从频率和群速方面讨论了这六种网格对大气中的两种重要的波动：惯性重力波和Rossby波的描述能力。结果表明：C、z、E网格比其它网格产生的歪曲都要小。     

三维变量配置对惯性重力波频散性模拟的影响

在线性斜压原始方程组的基础上,从频率和群速方面讨论了由水平网格 (C、Z网格) 和垂直网格 (L、CP、LZ、LY网格) 组合而成的几种三维网格 (C/L、C/CP、Z/LZ、Z/LY) 的计算频散性并分析了各种网格出现偏差的原因,结果表明三维网格C/CP (水平网格为C网格垂直网格为Charney-Phillips网格) 与Z/LZ（水平网格为Z网格垂直网格为LZ网格）计算频散性能较好。从而为原始方程大气模式选取三维网格提供指导。     

几种垂直跳点网格计算频散性的比较研究

为证明两种新的垂直跳点网格--LZ网格和LY网格的有效性,从频率、群速和出现错误群速的垂直尺度范围等方面与现有的几种垂直跳点网格和时间--垂直跳点网格进行了比较.结果表明:LZ网格计算频散性与目前使用的最广泛的并且计算频散性也是最佳的CP网格相当,而LY网格次之,从而为模式设计者选取垂直网格提供了又一种选择.     

水平变量配置对地转演变模拟的影响

从描述准地转、β-平面近似下的Rossby波方程组出发，在Arakawa A-E网格上，从频率和群速方面讨论了这五种网格的计算频散性。结果表明：D、C网格比其它网格对Rossby波产生的歪曲都要小。     

非静力滞弹性模式中水平分辨率与垂直分辨率的协调性初探

为了理论上研究非静力滞弹性模式中水平分辨率与垂直分辨率之间的搭配问题,以线性斜压滞弹性方程组为出发方程,导出解析的频散方程、水平群速方程和垂直群速方程,同时在最优三维网格C／CP下进行离散,也导出频散方程、水平群速方程和垂直群速方程,然后用图示的方法,比较了在不同的水平和垂直格距下模拟解析解所产生的误差。结果表明：当垂直格距和水平格距相当时,在C／CP网格上对惯性重力波的频率、水平群速和垂直群速都能较好地模拟,产生的相对误差均在5％以下。     

非静力模式中几种垂直网格计算特性的对比研究

从非静力滞弹性方程组出发，将惯性重力波的水平波长分几百公里、几十公里和几公里三种情况，从频率、群速和各速的垂直尺度范围等方面对现有的几种垂直网格进行比较讨论。结果表明：在非静力模式中，CP网格和LZ网格适合于各种不同水平尺度惯性重力波的模拟；L网格和LY网格适合于水平尺度为几十公里以上的惯性重力波的模拟；LTS网格和CPTS网格比较适合于水平尺度的几十公里以下的惯性重力波的模拟。     

垂直变量配置对静力适应过程的影响

为了研究垂直变量配置对静力适应过程的影响,本文从描写静力适应过程的方程组出发,分别在将所有变量置于整层上的非跳点N网格;将垂直速度和温度放置在整层,水平速度、气压和密度等变量放置在半层的Charney Phillips跳点网格(CP网格);将水平速度、气压和温度放置在整层,将垂直速度和密度放置在半层的Lorenz跳点网格(L网格);将密度变量放置在整层的Charney Phillips跳点网格(CP_N网格);将密度放置在整层的Lorenz跳点网格(L_N网格)上进行离散,垂直格距分1 km、0.5 km、0.2 km和0.01 km,研究了在这5种网格上产生的频率和垂直群速的相对误差。结果表明:(1)L_N网格和CP网格是完全等效的两种网格。(2)不论垂直格距为多少,CP网格和L网格的误差都是最小,N网格次之,CP_N网格的误差最大。(3)随着垂直格距的减少,在这几种网格上产生的误差都在减小。对于CP网格、L网格和N网格,在水平长波和垂直短波处产生的误差较大。而CP_N网格对水平波长变化不敏感,垂直波长越短,误差越大。(4)当垂直格距为0.01 km时,这几种网格都对水平波长的变化不敏感了,仅对垂直波长敏感。(5)CP网格、L_N网格和L网格在描写静力适应过程和斜压地转适应过程都是误差最小的垂直变量配置方案,因此在非静力完全可压缩深层大气数值预报模式中应优先选择这3种方案。     

垂直网格计算频散性的研究

在线性斜压原始方程组的基础上, 从频率和群速方面讨论了几种垂直跳点网格和时间—垂直跳点网格的计算频散性, 并指出了出现错误群速的垂直尺度范围。以便为原始方程大气模式选取垂直网格提供指导。     

THREE-DIMENSIONAL VARIABLES ALLOCATION IN MESOSCALE MODELS

Forecasts and simulations are varied owing to different allocation of 3-dimensional variables in mesoscale models. No attempts have been made to address the issue of optimizing the simulation with a 3-dimensional variables distribution that should come …     

Peculiarities of the Approach to Calculation of Wind Waves in the Caspian Sea

A high-precision digital elevation model of the Caspian Sea with the spatial resolution of 0.001° x 0.001° is constructed and used as a basis for computation grids of various scales. A three-level scheme for calculating wind waves with the sequence of nested grids (Caspian Sea-Northern Caspian, Absheron Peninsula, Turkmenbashy city-the Northern Caspian key areas) is developed. A scenario designer is implemented which considers in calculations the ice edge position and the coastline dynamics. The SWAN spectral wave model is adapted to the Caspian Sea conditions. The series of calculations and the comparison of the obtained results with observational data are provided. It is found that the best result is obtained when corrected reanalysis data are used for calculations.     

CISK理论中的若干问题

在本文中,对Charney与Eliassen等人所提出的CISK理论所包含的低层风速不随高度变化的假定作了分析与改进,并讨论了它对结果的影响。     

A Multiple-Cell Flat-Level Model for Atmospheric Tracer Dispersion over Complex Terrain

A multiple-cell flat-level tracer dispersion model is developed for atmospheric pollution study. The horizontal domain may be constructed with multiple-sized cells for varied resolution. The sequence of cells is arbitrary, as in unstructured grids, as long as no holes are left in the horizontal domain, which may be tailored in shape according to local orography. The vertical levels are truly flat and the level spacing may vary from level to level. The surface orography is included by removing cells from the bottom of the three-dimensional cell block. The arrangement of wind velocity and tracer concentration is similar to the Arakawa C grid. Advection and horizontal diffusion are formulated on each cell face, using tracer concentrations in the two cells that share the cell face. Pointer-orientated numerical loops are used to facilitate the arbitrary horizontal cell arrangement and orographic variation of vertical levels. A second-order upstream upper limiter advection scheme is developed for this model and numerically tested to be positive-definite and mass conserving. Vertical diffusion is solved with an implicit scheme and simplified vertical diffusivity, which is parameterised as a function of the mixing layer depth. The model is fast, compact, easy to implement and highly portable. It is suitable for studies ofmesoscale and small-scale atmospheric tracer dispersion over complex terrain, including steep slopes. The model is used to simulate traffic pollution in London, UK, and is compared with available observations.