大气科学
大氣科學
대기과학
CHINESE JOURNAL OF ATMOSPHERIC SCIENCES
2013年
6期
1309-1325
,共17页
苏勇%沈学顺%彭新东%李兴良%伍湘君%张爽%陈贤
囌勇%瀋學順%彭新東%李興良%伍湘君%張爽%陳賢
소용%침학순%팽신동%리흥량%오상군%장상%진현
PRM方案%标量平流%GRAPES全球预报系统%半拉格朗日%质量守恒
PRM方案%標量平流%GRAPES全毬預報繫統%半拉格朗日%質量守恆
PRM방안%표량평류%GRAPES전구예보계통%반랍격랑일%질량수항
PRM scheme%Scalar advection%GRAPES global forecast system%Semi-Lagrangian%Mass conservation
如何更好地模拟水物质的分布,对于数值天气预报效果的改进,特别是对于更好地模拟降水过程,具有重要的意义.半拉格朗日模式中的标量平流计算要求做到高精度、守恒、正定和保形,但GRAPES_ GFS(Global-Regional Assimilation and PrEdiction System,Global Forecast System)中采用的QMSL (Quasi-MonotoneSemi-Lagrangian)平流方案在水汽的强梯度、不连续区域计算精度较低,且不能做到严格守恒.本研究借鉴计算流体力学领域的研究进展,将一个基于分段有理函数的物质平流方案PRM (Piecewise Rational Method)引入GRAPES__ GFS中,按照通量形式求解水汽方程,并对极区进行了混合等技术处理.通过一系列理想试验对两种平流方案进行了对比,证明了PRM方案精度较高,特别是在水汽梯度大的区域优势明显,频散、耗散误差较小,守恒、保形性也要好于QMSL方案.通过对GRAPES_GFS中批量预报试验效果的检验,验证了PRM方案可以有效地改进模式对水物质分布的模拟,提高了降水的预报效果,对模式综合预报性能的提升也有明显作用.
如何更好地模擬水物質的分佈,對于數值天氣預報效果的改進,特彆是對于更好地模擬降水過程,具有重要的意義.半拉格朗日模式中的標量平流計算要求做到高精度、守恆、正定和保形,但GRAPES_ GFS(Global-Regional Assimilation and PrEdiction System,Global Forecast System)中採用的QMSL (Quasi-MonotoneSemi-Lagrangian)平流方案在水汽的彊梯度、不連續區域計算精度較低,且不能做到嚴格守恆.本研究藉鑒計算流體力學領域的研究進展,將一箇基于分段有理函數的物質平流方案PRM (Piecewise Rational Method)引入GRAPES__ GFS中,按照通量形式求解水汽方程,併對極區進行瞭混閤等技術處理.通過一繫列理想試驗對兩種平流方案進行瞭對比,證明瞭PRM方案精度較高,特彆是在水汽梯度大的區域優勢明顯,頻散、耗散誤差較小,守恆、保形性也要好于QMSL方案.通過對GRAPES_GFS中批量預報試驗效果的檢驗,驗證瞭PRM方案可以有效地改進模式對水物質分佈的模擬,提高瞭降水的預報效果,對模式綜閤預報性能的提升也有明顯作用.
여하경호지모의수물질적분포,대우수치천기예보효과적개진,특별시대우경호지모의강수과정,구유중요적의의.반랍격랑일모식중적표량평류계산요구주도고정도、수항、정정화보형,단GRAPES_ GFS(Global-Regional Assimilation and PrEdiction System,Global Forecast System)중채용적QMSL (Quasi-MonotoneSemi-Lagrangian)평류방안재수기적강제도、불련속구역계산정도교저,차불능주도엄격수항.본연구차감계산류체역학영역적연구진전,장일개기우분단유리함수적물질평류방안PRM (Piecewise Rational Method)인입GRAPES__ GFS중,안조통량형식구해수기방정,병대겁구진행료혼합등기술처리.통과일계렬이상시험대량충평류방안진행료대비,증명료PRM방안정도교고,특별시재수기제도대적구역우세명현,빈산、모산오차교소,수항、보형성야요호우QMSL방안.통과대GRAPES_GFS중비량예보시험효과적검험,험증료PRM방안가이유효지개진모식대수물질분포적모의,제고료강수적예보효과,대모식종합예보성능적제승야유명현작용.
