单一水库泄洪风险分析模式和计算方法

提出了考虑调洪作用情况下单一水库泄洪布置方案的可靠度和风险分析模式及计算方法。对不考虑调洪的泄洪风险模式从理论上进行了拓展。初步分析了国内外大坝应承担的风险目标值。提出了以风险分析为基础的水库设计洪水标准选择,为合理确定泄洪布置方案及节约工程投资提供了一条较好的途径。本模式可以用于任何单一水库泄洪风险分析,同时为梯级水库泄洪布置方案的可靠度及风险分析奠定了基础。     

一种改进的质量通量积云参数化方案及预报试验

用国家气象中心有限区域业务预报模式,以１９９８年８月一次热带风暴降水过程为试验个例,对引入了下曳气流的质量通量积云对流参数方案和模式中的原质量通量积云参数化方案进行了对比试验。结果显示;引入了下曳气流后,通过提高对流降水量使降雨强度预报得以提高,更接近于实况;改进后的方案对大雨以上预报水平有一定的改善,各项评分结果均有所提高。     

三角形法计算涡度和散度的一种改进方案

从涡度和散度的定义出发,导出了一种三角形法计算涡度和散度的改进方案,与以往的方法相比,更方便且计算精度更高。     

湍流动能闭合方法在区域气候模式中的应用

利用湍流动能闭合方法改进了区域气候模式（ＲｅｇＣＭ２）中边界层的参数化过程,并用资料进行了数值试验。结果表明．采用该方法可以较好地描述边界层的物理过程,温度、位势高度、比湿等物理量场的模拟均有不同程度的改善,提高了边界层计算的精度。该工作还对模式中边界层高度的计算作了改进,使边界层高度的日变化及高度极值都更符合实际情况。     

用于GCM耦合的积雪模型的设计

文中描述一个一维的积雪分层模型,目的是要刻划雪盖随季节的变化,与其下冻土变动模型一起,构成完整的雪盖模型。为了保持一定精度,并能用于大气环模式（ＧＣＭ）研究,模型对积雪内部热量及质量输送过程的描述精细程度及计算时分层多少均有所考虑。模型中,改用内能代替温度作为预报量,克服了相变时直接预报温度时造成的计算误差,有效地预报了相变过程。对于积雪密度的变化,考虑了雪花形态的破坏而引起的密度变化及由于压实过程而引起的密度变化。并对各分层自重产生压实过程推导了相应的公式,在模型中对雪盖的光学特性、热力学特性及水流流动特性参数化方案设计也进行了分析。本简化模型的模拟结果与精细积雪模型的比较,具有几乎同等的精度,与俄罗斯的Ｙｅｒ－ｓｈｏｖ站实测数据相比,吻合十分理想。     

THE FORMULATION OF FIDELITY SCHEMES OF PHYSICAL CONSERVATION LAWS AND IMPROVEMENTS ON A TRADITIONAL SPECTRAL MODEL OF BAROCLINIC PRIMITIVE EQUATIONS FOR NUMERICAL PREDICTION*

In this paper,two formulation theorems of time-difference fidelity schemes for general quadratic and cubic physical conservation laws are respectively constructed and proved,with earlier major conserving time-discretized schemes given as special cases.These two theorems can provide new mathematical basis for solving basic formulation problems of more types of conservative time-discrete fidelity schemes,and even for formulating conservative temporal-spatial discrete fidelity schemes by combining existing instantly conserving space-discretized schemes.Besides.the two theorems can also solve two large categories of problems about linear and nonlinear computational instability.The traditional global spectral-vertical finite-difference semi-implicit model for baroclinic primitive equations is currently used in many countries in the world for operational weather forecast and numerical simulations of general circulation.The present work,however,based on Theorem 2 formulated in this paper,develops and realizes a high-order total energy conserving semi-implicit time-difference fidelity scheme for global spectral-vertical finite-difference model of baroclinic primitive equations.Prior to this,such a basic formulation problem remains unsolved for long,whether in terms of theory or practice.The total energy conserving semi-implicit scheme formulated here is applicable to real data long-term numerical integration.The experiment of thirteen FGGE data 30-day numerical integration indicates that the new type of total energy conserving semi-implicit fidelity scheme can surely modify the systematic deviation of energy and mass conserving of the traditional scheme.It should be particularly noted that,under the experiment conditions of the present work,the systematic errors induced by the violation of physical laws of conservation in the time-discretized process regarding the traditional scheme designs(called type Z errors for short) can contribute up to one-third of the total systematic root-mean-square(RMS) error at the end of second week of the integration and exceed one half of the total amount four weeks afterwards.In contrast,by realizing a total energy conserving semi-implicit fidelity scheme and thereby eliminating corresponding type Z errors,roughly an average of one-fourth of the RMS errors in the traditional forecast cases can be reduced at the end of second week of the integration,and averagely more than one-third reduced at integral time of four weeks afterwards.In addition,experiment results also reveal that,in a sense,the effects of type Z errors are no less great than that of the real topographic forcing of the model.The prospects of the new type of total energy conserving fidelity schemes are very encouraging.     

ASSESSMENT OF MACCORMACK SCHEME IN UNSTEADY SEDIMENT LADEN FLOW COMPUTATION

１ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＲｉｖｅｒｓｉｎＴａｉｗａｎａｒｅｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｓｔｅｅｐｅｒｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈｏｓｅｉｎｏｔｈｅｒｃｏｎｔｉｎｅｎｔ．Ｌｏｃａｌｙｏｃｕｒｅｄｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｆｌｏｗａｒｅｆａｉｒｌｙｃｏｍｍｏｎｉｎ...     

关于DSX体系下的广义相对论（1PN）流体力学问题的探讨

使用ＤＳＸ 体系对于广义相对论（１ＰＮ） 的一般流体和理想流体均作了初步的探讨,建立了一种既适用于局部坐标系又适用于整体坐标系的解决广义相对论流体力学的新方法．对于一般流体,利用Ｍａｐｌｅ 软件计算了精确到ｃ－ ４ 项的能量动量张量Ｔａｂ 的结构,经过化简整理代到描述流体运动的基本方程中,得到了ＤＳＸ 体系下一般流体的基本方程,这是在局部坐标系中的结果,通过局部坐标和整体坐标之间的变换关系,可得整体坐标下物体的运动状态．另外,还给出了ＤＳＸ 体系下的理想流体力学的表示形式,通过将理想流体力学中一般的量改写为该体系下的量,从而改写了理想流体的Ｅｕｌｅｒ 方程和能量方程     

集合滤波和三维变分混合数据同化方法研究

发展了一种新的混合数据同化方法——基于集合滤波和三维变分的混合数据同化方法。该方法将集合调整卡尔曼滤波(ensemble adjustment Kalman filter,EAKF)得到的集合样本扰动通过一个转换矩阵的形式直接作用到背景场上,利用顺序滤波的思想得到分析场的一个扰动;然后在三维变分(three dimensional variational analysis,3D-Var)的框架下与观测数据进行拟合,从而给出分析场的最优估计。文中以Lorenz63模型为例,开展了理想数据同化试验,结果表明,相比于集合调整卡尔曼滤波,这种新的混合同化方法可以给出更好的同化结果。     

海洋模式中垂直混合参数化方案介绍

介绍了海洋垂直混合过程参数化方案的发展,以及不同参数化方案在海洋模式中的应用情况。首先,介绍不同垂直混合参数化方案的物理问题、理论依据、数学表达和特征,并对不同参数化方案进行了比较。其次,针对中尺度涡、亚中尺度涡以及波浪、潮流混合参数化的最新研究进展进行了总结并对垂直混合参数化的未来发展提出了一些建议。