高分辨率GRAPES模式垂直坐标的改进试验研究

发布时间：2024-03-15 20:06

　　随着数值预报模式分辨率的不断提高,模式所能分辨的地形越来越精细,采用传统的Gal-Chen& Somerville高度地形追随坐标(简称Gal.C.S坐标)所形成的模式坐标面坡度越来越陡峭,由此引起的气压梯度力PGF (Pressure Gradient Force,简称PGF)计算误差相应增加,模拟的地形重力波形状更加扭曲,因而对高分辨率数值模拟带来很不利的影响。通过减缓模式坐标面的坡度,以便减小使用高度地形追随坐标带来的计算误差,成为了当前地形追随坐标研究的新热点。GRAPES模式预报受到青藏高原和局地中小尺度山脉的影响,东亚地区仍存在南风偏大、虚假垂直速度和降水等问题,论文主要目的是通过减小模式采用的Gal.C.S坐标带来的计算误差来缓解上述预报问题。本文基于GRAPES模式对国际先进的平缓-混合坐标(Smoothed and Hybrid Terrain Following coordinate,简称S.H.T.F.坐标)进行系统地分析、试验,并设计适合我国地形特点的新的S.H.T.F.坐标应用于GRAPES模式,进一步提高模拟预报水平。选取国际先进的单尺度平缓坐标(1...

【文章页数】：128 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图２．１自然商度化标（ａ）和不同形式的Ｓ．Ｈ工Ｆ．坐巧坐标面（ｂ，ｃ，ｄ）??Ｌａｐｒｉｓｅ?（１９９２）指出，对于完全可压缩的方程，静力气压坐标可レッ用来描述非静力??的大气

图２．１自然商度化标（ａ）和不同形式的Ｓ．Ｈ工Ｆ．坐巧坐标面（ｂ，ｃ，ｄ）??Ｌａｐｒｉｓｅ?（１９９２）指出，对于完全可压缩的方程，静力气压坐标可レッ用来描述非静力??的大气。而无论是完全可压缩还是无弹性的方程，用高度坐标这种不受物理意义限制的??数学坐标来描述是非常客观、自然....

图２．?３?＾维质量平流试验

则高层的地形作用可Ｌ３１有所衰减，可Ｗ缓解上述的误差问题，这也是Ｓ．Ｆ．Ｔ．Ｆ．地形追随坐??标的设计思路。设计可Ｗ调节地形作用随高度的衰减速度的衰减函数，可Ｗ实现各种形??式的坐标面（例如图２．１所示）。??２．２化形追随坐标相关的理想试验??２．２．１气压梯度力计算误差理想试....

图２．?４稳定气流过山积分１化的垂直速度分布解析值

巧口）?＝?－ｍ〇ｃｏｓ２?叶ａＱ?＋号，Ｇ?二吝ｃ?°??平衡气流在遇到地形时受到地形的作用，从垂直速度分布图可１＾１看出，大尺度的静??力波动会垂直向上传播，如图２．４地形重为波的解析值所示。重力波的线性解析值通过??傅里叶转换求出（Ｓｍｉ化，１９７９，１９８０）。在地形追随....

图３．?２各变最的水卞格点分布??３．３?ＳＬＥＶＥ２坐标的动力框架方程??

??图３．?１各变貴的垂肯跳层分布??邱－…９?＾?ｎ（ｉ．＞＋Ｄ?＾?巧：…巧??Ｖ?ｉ?啦乃?Ｖ???－?＼?匈胸?????ｉ?勺。／?：??ｎ（＇－Ｉｊｉ?Ｍ；?肝氏?ｙ）?＾Ｕｊ）?ｎ〇＊ＶＯ???：?巧如Ｖ，苗?ｚｓｘ＾ｆｉｓｘ??Ｖ?Ｖ?Ｖ?????????ｒ??Ｔ?....

本文编号：3928802