第讲动力框架精要.ppt

第35卷出版时间大概是1965年,正压模式 * Animation in this slide can help illustrate the ensemble concept. Time runs from left to right so we are forecasting from the analysis to some point in the future which must lie within the climatology. There is a region of uncertainty in the forecast but we do not know what it is. The standard deterministic forecast just gives a point within this region. However we know there is uncertainty in the analysis (click to introduce). By randomly sampling within this uncertainty we can produce a set of forecasts (click to animate) which gives us a sampling of the forecast uncertainty on the right – the only estimate we have of what this forecast uncertainty is. * Gong Yuan-fa, CUIT * 2 (局地) Z 坐标系中的基本方程组 （1.77） 垂直坐标系 * Gong Yuan-fa, CUIT * p = ps p = pT σ ＝ 0 σ ＝ 1 z = zT z = 0 * Gong Yuan-fa, CUIT * * Gong Yuan-fa, CUIT * * Gong Yuan-fa, CUIT * 3 （气压）p 坐标系的特点 用气压 p 来代替高度 z 作为空间的垂直坐标。 适用于等压面分析。 连续方程的形式简单，密度ρ不在其中出现。 用静力学方程代替垂直运动方程，从而把对天气变化影响不大的垂直声波虑掉。 下边界难于处理，不适合用其来研究地形对大气运动的影响。 采用了静力近似假定，不适合用其来研究中小尺度天气系统的运动变化规律。 * Gong Yuan-fa, CUIT * P 坐标系中的基本方程组 （1.123） * Gong Yuan-fa, CUIT * 4 （考虑地形）σ 坐标系的特点 p坐标的变形，用σ ＝ ( p - pT)/(ps – pT )代替高度作为空间的垂直坐标。 下边界条件非常简单，便于研究地形对大气的影响。 水平运动方程非常复杂。 陡峭地形处，气压梯度力为两个大量之间的小差，难于精确计算。 * Gong Yuan-fa, CUIT * σ坐标系中的基本方程组 （1.149） 5 几种考虑地形的垂直坐标系 * Gong Yuan-fa, CUIT * Z 坐标系 优点：严格的正交坐标系，其下边界不随时间变化，等高面是水平面，可以描写准静力的和非静力的大气运动。 缺点：在地形起伏地区，等高面与山脉相截，出现一些侧边界，选取这些边界条件非常困难，计算其梯度也较困难，程序编制也较复杂，采用谱方法会遇到更大的困难。 * Gong Yuan-fa, CUIT * P 坐标系 优点：等压面接近水平，气压梯度力项形式简单，各方程式便于计算。 缺点：大气下边界不是坐标面，随时间及空间变化，会造成坐标面p上一些网格点消失或增加，给计算带来很大困难。 * Gong Yuan-fa, CUIT * σ 坐标系 优点：下边界总是坐标面，边界条件简单，可用波谱展开进行计算。 缺点：由于在地势陡峭处σ面的非水平性，动力学与热力学方程较复杂；计算水平气压梯度等误差较大。 * Gong Yuan-fa, CUIT * WRF的垂直坐标系 terrain-following hydrostatic-pressure vertical coordinate ph is the hydrostatic component of the pressure * Gong Yuan-fa, CUIT * WRF的模式方程组 * Gong Yuan-fa, CUIT * 地图坐标中WRF的模式方程组 * Gong Yuan-fa, CUIT * ECMWF模式的方程组 * Gong Yuan-fa, CUIT * JMA全球模式的方程组 * Gong Yuan-fa, CUIT * 球面