大氣數(shù)值模式及模擬

內(nèi)容概要

　　《大氣數(shù)值模式及模擬》系統(tǒng)講述大氣數(shù)值模式及其模擬的原理和方法。《大氣數(shù)值模式及模擬》的內(nèi)容包括：大氣數(shù)值模式的基本概念；大氣數(shù)值模式設(shè)計(jì)的基本方程和動(dòng)力框架；初、邊界條件的類型和給定方法；大氣邊界層及其陸面參數(shù)化方案；大氣輻射、濕物理過程的處理方案；較新的資料同化方法等，最后給出了幾種最新的大氣模式、陸面模式的模擬試驗(yàn)和資料同化的個(gè)例，并簡介了新版中尺度模式wRF的基本特點(diǎn)?！洞髿鈹?shù)值模式及模擬》可作為大專院校大氣科學(xué)及相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生教材，也可作為大氣科學(xué)專業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域的科研人員的科研參考書。

書籍目錄

序前言第一章 大氣數(shù)值模式概論1.1 數(shù)值模擬的思想1.2 原始方程組、全球模式、區(qū)域模式和非靜力模式1.3 中尺度模式及流體非靜力模式1.4 濾波及濾波技術(shù)1.5 關(guān)于模式的幾個(gè)概念1.6 天氣的可預(yù)報(bào)性、集合預(yù)報(bào)和季節(jié)到年際預(yù)報(bào)第二章 大氣運(yùn)動(dòng)基本方程組2.1 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的大氣運(yùn)動(dòng)基本方程2.2 幾種坐標(biāo)系中的大氣基本方程組2.3 大氣基本模式方程組的垂直坐標(biāo)變換2.4 氣候模式的基本方程組第三章 數(shù)值計(jì)算方案3.1 微分方程的差分化3.2 時(shí)間積分方案3.3 空間差分格式與大氣中有關(guān)物理過程3.4 平流方程的差分格式及誤差分析3.5 非線性方程的計(jì)算穩(wěn)定性第四章 初始條件與邊界條件4.1 初始條件及初始化4.2 邊界條件4.3 集合預(yù)報(bào)第五章 原始方程模式5.1 正壓大氣模式5.2 斜壓大氣的模式方程組及其積分性質(zhì)5.3 斜壓模式方程的空間差分格式5.4 斜壓原始方程模式的數(shù)值解法第六章 原始方程譜模式6.1 球面譜模式的展開函數(shù)和因變量的選擇6.2 任意函數(shù)的球諧函數(shù)及其性質(zhì)6.3 譜展開中的波數(shù)截?cái)?.4 原始方程譜模式6.5 基本變量和譜展開式6.6 截譜方程和譜傾向值的計(jì)算6.7 垂直方向上的離散化6.8 時(shí)間積分方案第七章 模式物理過程參數(shù)化7.1 次網(wǎng)格尺度過程和雷諾平均7.2 輻射參數(shù)化7.3 云微物理過程參數(shù)化7.4 濕熱力過程和積云對(duì)流參數(shù)化7.5 大尺度凝結(jié)過程7.6 對(duì)流參數(shù)化方案第八章 邊界層模式及其參數(shù)化8.1 大氣邊界層中的次網(wǎng)格過程8.2 邊界層參數(shù)化處理方法8.3 邊界層模式8.4 邊界層過程及其參數(shù)化方案8.5 陸面過程及其參數(shù)化方案第九章 資料同化基礎(chǔ)9.1 引言9.2 函數(shù)擬合9.3 逐步訂正法9.4 最優(yōu)插值法9.5 變分法9.6 大氣資料的三維變分同化方法9.7 大氣資料的四維變分同化方法9.8 觀測資料及其質(zhì)量控制第十章 幾種數(shù)值模式及模擬試驗(yàn)舉例10.1 WRF模式及數(shù)值試驗(yàn)10.2 雷達(dá)資料同化及其個(gè)例10.3 RegCM模式及數(shù)值試驗(yàn)10.4 LSM模式及數(shù)值試驗(yàn)10.5 GCM模式及數(shù)值試驗(yàn)附錄A 有關(guān)地圖投影的基礎(chǔ)知識(shí)附錄B 球諧函數(shù)及連帶勒讓德函數(shù)的有關(guān)知識(shí)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：由于多普勒雷達(dá)資料具有常規(guī)資料無可比擬的高時(shí)間、空間分辨率，多年來人們一直希望利用它來改善中尺度模式初始場，提高臨近預(yù)報(bào)和短期天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。雷達(dá)資料四維變分同化和集合卡爾曼濾波技術(shù)均在理論和實(shí)際個(gè)例試驗(yàn)中得到了較好的結(jié)果，是目前較為理想的同化方法，但其缺點(diǎn)是太耗機(jī)時(shí)，阻礙了其廣泛運(yùn)用，因而三維變分（3D-Var）方法仍然是適合目前業(yè)務(wù)運(yùn)用的一種更現(xiàn)實(shí)的方法。本個(gè)例給出了一個(gè)發(fā)展的同化系統(tǒng)中，先用物理初始化（PI）方案由雷達(dá)回波觀測估計(jì)出比濕和垂直速度；然后對(duì)模式的比濕進(jìn)行調(diào)整，最大可能地協(xié)調(diào)動(dòng)力場與水汽場，快速響應(yīng)降水；最后再將估計(jì)出的垂直速度作為一種新的觀測添加到已有的WRF3D-Var2.0目標(biāo)函數(shù)上，同時(shí)將徑向風(fēng)以WRF3D-Var2.0提供的方法直接同化。這樣由PI估計(jì)得到的垂直速度將與背景場、徑向風(fēng)觀測和其他動(dòng)力約束關(guān)系互相制約、相互影響。本個(gè)例對(duì)2002年6月19日一次強(qiáng)對(duì)流性降水過程利用這一方法進(jìn)行了一系列同化雷達(dá)資料的試驗(yàn)。

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《大氣數(shù)值模式及模擬》由氣象出版社出版。

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