正压原始方程的一个数值试验

本文为应用正压原始方程作数值预报的初步试验。采用时间空间中央差分进行数值求解。通过试验确定了一种简单可用的边界条件及初始条件。 应用此方案对四个天气实例进行了24小时预报。计算结果尚好。对这四个实例中所包括的正压天气过程一般能较好的反映出来。     

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。     

一个有大地形影响的初始方程数值予报模式

大地形对大尺度大气运动的动力和热力作用早已为人们所注意。尤其是青藏高原,国内外气象工作者对它的研究工作越来越多。至于对大地形附近的局地天气系统的模拟和予报,则更有必要考虑地形的作用。 目前,国内外大多数模式在解决地形问题时,都采用了σ座标系,因为这样一来,地形面就成为一个座标面,计算很方便。但是,根据一般坐标变换的原理,气压梯度力项变成两大项的余差,在差分计算时,尤其在地形的陡坡附近会出现很大的误差。因此,不得不     

一个诊断非平坦地形上边界层风的数值模式

根据半地转大气边界层模式,由大尺度数值模式并考虑了下垫面地形及粗糙度的水平非均匀性及大尺度气压场的时空变化,给出了一个诊断边界层风的数值模式。对低纬度运用塔层风模式进行诊断。诊断结果与实测资料比较,风向风速均达到了一定的精确度。     

地形和非绝热加热共同强迫的流型突变

本文用低谱模式,研究了地形和非绝热加热共同强迫的准地转气流的突变.在一定的参数集合,随着外部热力强迫参数的渐变,激发出了谱系数与西风急流位置的突变.与单纯非绝热加热强迫的情况相比,地形引入后,改变了流型多平衡态的参数范围和流型突变的参数临界点的位置,并使平衡态流型的经向度加大.由夏至冬转换期间突然建立的南支急流的形态也更为接近观测事实.     

包括大地形作用的大气环流模式的长时期性状

本文用一个两层斜压原始方程模式研究了包含大地形作用的大气环流模式的长时期性状.首先以刚体旋转为初值条件,用绝热无摩擦的两层斜压模式作了一个月的数值积分,研究了模式大气对纯粹地形强迫的响应.结果发现积分至第15天以后,中纬度西风渐弱,使得积分前期由地形强迫产生的槽脊难以辨认.本文通过不同模式之间的比较,对500hPa高度场上的球谐分析以及对动量方程的诊断,认为它是一种确定的动力学现象,而不是计算紊乱.在模式中引入纬向对称型加热和地面摩擦过程后,即使将模式积分长达5个月以上,由地形强迫激发的扰动所形成的槽脊仍可长久地维持,但它不是简单意义下的定常波,位相分析表明只有二波分量近似驻波,与转盘实验结果相似.     

十一层原始方程模式中大尺度降水的数值试验

本文设计了六种试验方案,用两个实际个例对饱和凝结法及凝结函数法计算大尺度降水的效果进行了检验和对比,从而对这两种方案的降水分布规律有了一定的认识:1).饱和凝结法比凝结函数法计算出的大尺度降水要大;2).由于凝结核的存在,空气中水汽含量达到饱和时,其相对湿度往往不到100％,因此,大尺度降水的计算中常取一无因次的经验系数α对饱和比湿qs进行修正;3).在无对流参数化的模式中,采用饱和凝结法,α取90％或更小时,会有效地增加降水强度,提高降水预报的准确率;4).在有对流反馈作用的模式中,采用凝结函数法,α取100％时,降水效果更加准确合理。     

数值预报讲座 第二讲 北半球五层原始方程模式

1982年2月,北京气象中心开始向全国发布一组新的数值预报图,其中北半球的形势预报采用了修正σ坐标的原始方程五层模式。该模式是对北京气象中心原先使用的三层原始方程模式(简称Λ模式)的一个改进。其特点是在垂直分解上从三层扩充为五层;在水平分解上从540公里改为381公里;在静力关系差分上进一步包括了“时间微分”方案;在时间积分上将原来的欧拉后差     

应用测风资料形成原始方程初值的一个方法

本文给出一个应用实测风和位势场形成原始方程模式初值的方法,取质量散度垂直积分为零作为约束条件。调整实测风,消去初始风场中的重力外波。计算结果是稳定的,预报的场是光滑的。这个方法尤其适用于形成产生暴雨的次天气尺度系统的初值。     

五层原始方程模式套网格方案及初步试算结果

在上海台风研究所五层原始方程模式的基础上,本文设计了一个粗网格区域固定、细网格区域可变动的五层套网格方案,对交界域变量进行衔接,协调处理。实例计算表明,内区边界有较好的穿透性;细网格内区对气压系统的强度和形势预报均有所改善。      

NUMERICAL EXPERIMENTS IN SYMMETRIC AND ASYMMETRIC MOTIONS IN THE BAROTROPIC PRIMITIVE EQUATION MODEL ATMOSPHERE

Three numerical experiments have been carried out by using a spectral barotropic primitive equation mo-del.It is found that the results obtained are quite similar to those with the barotropic filtered model.Themain results read as follows:(1)In the case with symmetric orography or without orography,if the motion is symmetric(with re-spect to the equator,the same is true hereafter)at the initial instant,then it would be symmetric afterwards.(2)The antisymmetric orography distribution could cause antisymmetric motion,and the original sym-metric motion might become asymmetric.In order to explain the above results,it has been proved that they are theoretically valid.And it is foundthat if the motion is antisymmetric at the initial instant,then it would become asymmetric.Therefore,nopure antisymmetric motion could be maintained.     

关于正压大气对称运动和非对称运动的数值试验

利用正压原始方程谱模式进行了3个不同情况的数值试验。发现试验结果和在正压过 滤模式的情况很相似,即: 1.在无地形起伏时,如初始时刻运动是对称(来赤道来说,以下同)的,则以后运动将永 远是对称的; 2.在地形为对称时,如初始时刻运动是对称的,则以后运动仍将是对称的; 3.反对称的地形分布可以引起反对称运动,从而,使初始时刻对称的运动变为非对称运 动。 为了解释这些结果,用作者曾在正压过滤模式中用过的方法进行分析,证明它们在理论 上是成立的。还发现:如初始时刻运动是反对称的,则以后将变成非对称的,即纯粹的反对 称运动不可能维持。 Three numerical experiments have been made by using a spectral barotropic primitive equation model. It is found that the results obtained are quite similar to those with the barotropic filtered model. The main results read as follows.1. In the case of flat surface or symmetric orography, if the motion is symmetric (with respect to the equator; the same is true hereinafter) at the initial instant, then it would be symmetric forever.2. Antisymmetric orography distribution could generate antisymm     

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.     

包含正定水汽输送算法改进的MM4中尺度模式与暴雨实例数值试验

暴雨预报是一个既重要又十分困难的问题。水汽条件是产生暴雨的关键，水汽的平流输送在模式的水汽方程中占有重要地位，模式对暴雨的预报能力必然涉及到水汽输送的计算精度问题；本文以著名的中尺度模式ＭＭ４为基础，理论测试和分析为依据，以引入新的正定高精度水汽输送算法作为消除模式水汽负值和改进中尺度模式预报能力的途径，研制了取名为改进的ＭＭ４中尺度模式，该模式除仍保留原ＭＭ４模式的所有功能外，增加了５种水汽输送算法的改进与选择，这５种算法是：１）Ｂ网格二阶守恒中心差（原ＭＭ４平流格式），２）上游差分，３）Ｂｏｔ（２阶），４）Ｂｏｔ（４阶），５）Ｐｒａｔｈｅｒ格式。多个暴雨、台风个例试验表明模式预报能力对水汽输送算法精度有显著的依赖性，采用高精度的水汽输送算法水汽保证正值并提高了模式对暴雨区、降水结构、雨团活动的预报能力。改进水汽输送算法的精度是提高中尺度模式对暴雨预报能力的重要途径。     

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。     

正压原始方程变分初值试验

本文利用地转风关系及运动方程作为动力约束条件,对初始风场及高度场进行了调整。在调整场与实测场均方差最小,总平均动能损失也最小的条件下选择了权重因子。还成功地进行了局部风场“嵌入”即所谓“窗户”区试验。对于变分约束对扰动的影响作了初步的探讨。最后还做了24小时预报并与地转初值预报进行了比较。