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1.
自适应网格在大气海洋问题中的初步应用 总被引：15，自引：4，他引：15
自适应网格法是80年代兴起的通过求解椭圆型方程的边值问题来数值生成网格的一种新方法。它是在任意形状的区域上求偏微分方程的数值解的一种非常有效的工具。该方法抛弃了等距均匀的差分网格，代之以能够自动地适应所研究问题中解的特征的疏密程度不均的曲线网格。如在边界上计算网格与实际边界相重合，在区域内部可任意调节网格点的疏密程度等。本文扼要地介绍了自适应网格的原理及其构造方法。并将其应用于生成南海区域的计算网格以及数值预报台风路径的自适应网格。 相似文献
2.
本文给出了一种渐变网格及其相应的数值积分方案，并利用线性平流方程，分别采用该渐变网格、不等距网格和3种嵌套网格共5种方案进行数值试验。结果表明，在套网格方案中，采用精度较高且截断误差相近的不同格式进行嵌套计算误差较小；而变网格(包括渐变网格和不等距网格)方案既能简化积分过程，又能避免反射波，从而明显地提高了计算精度。 相似文献
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不同方案下散度误差的讨论 总被引：5，自引：0，他引：5
本文用误差传递公式讨论了三种方案下散度的诊断误差和误差放大率。指出由于格距和方位角量得误差的存在，即使在赤道附近和气流点式源汇中心处，正方形网格的散度误差也总大于经纬度网格；而在三角形网格中误差的影响因子最多，散度计算值最不稳定。 相似文献
4.
廖洞贤 《南京气象学院学报》1996,19(3):267-275
设计了一个以均匀网格差分模式为基础的变网格差分模式，如证明：如前者满足一定条件并具有质量和能量守恒性质，以及与连续情况一致的动，位能之间的转换关系，则变网格模式也同样具有，而且，把前者改变为后者增加的运算量很小，也非常方便。 相似文献
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最近几年，许多科学家一直在用低分辨率的耦合模式研究ＥＮＳＯ现象，一般认为，在粗网格海洋模式中不存在海洋赤道Ｋｅｌｖｉｎ波，这种波也就不能作为模式中存在的ＥＮＳＯ现象的形成机制，在本文中我们将证明在粗网格模式中也存在赤道Ｋｅｌｖｉｎ波。 相似文献
6.
本文建立了一个用于研究“雅安天漏”的有限区域数值预报模式，并用该模式对１０个“雅安天漏”个例进行了数值预报试验，取得了较满意的结果。该模式动力框架的主要特点是：（１）模式的基本方程组便于构造出完全能量守恒的差分格式；（２）采用了静力扣除；（３）模式的垂直坐标选用了η坐标；（４）选用Ｅ网格作为变量的水平分布形式；（５）位势高度与其他预报量在垂直方向交错分布；（６）对Ｅ网格的波解分离问题采取了特殊的处理技巧；（７）首次采用“半格距”差分解决了矩形Ｅ网格及球坐标Ｅ网格沿对角线的差分计算；（８）采用显示分解的时间积分方案；（９）尽量保留初始场信息。模式的物理过程主要包括：（１）大尺度凝结降水；（２）对流调整及对流降水；（３）水平扩散和垂直通量输送；（４）地面辐射收支和边界层参数化。试报降水的主要降水中心及降水范围与观测分析比较相似。大于１０ｍｍ和２５ｍｎ降水的ＴＳ平均评分分别为０．４１和０．３２。 相似文献
7.
文章设计了一个以均匀网格差分模式为基础的全球变网格多层原始方程差分模式。还证明了如果前者满足了一定条件，从而具有质量与能量守恒性质以及与连续情况一致的动能、位能和表面位能之间的转换关系，则变网格模式也同样具有。而且，把前者改变为后者增加的运算量很小，也非常方便。 相似文献
8.
传统的高阶精度有限差分格式通常是在均匀网格的基础上推导得到的,在非均匀网格的情况下它会出现精度退化的问题。基于泰勒展开方法构造了一种适用于非均匀网格的2阶、4阶和6阶精度中央有限差分方案,利用Burgers方程和一维平流方程对新方案的性能进行测试,着重分析新方案对其误差大小及分布形态的改进效果。数值模拟结果表明:在非均匀网格下,提高差分方案的精度可明显减小数值解误差(降低了70%~88%),特别是当差分精度从2阶提高到4阶的时候。同时,高阶精度方案在梯度变化较大或者网格距较粗区域的模拟结果更有优势,4阶和6阶精度方案在以上区域的误差远小于2阶精度方案。方案可用于提高数值天气预报模式中非均匀分层模式的垂直差分计算精度。 相似文献
9.
针对在高纬地区计算纬向差商时，常须把时间步长取得很小，或采取Ｆｏｕｒｉｅｒ滤波的问题，提出了可以避免这些困难的差分格式。这种格式可以根据任何给定的、稳定的差分格式构造。在形式上它和后者相同，但要求调整网格距，使之可以取和中纬地区同样大的时间步长，并满足计算稳定性条件。在计算中它很有用，也很方便，几乎没有额外的运算量。而且，如果所根据的格式具有质量或能量守恒性质，新格式也同样具有。 相似文献
10.
日照百分率的小网格分析方法 总被引：10，自引：0，他引：10
本文讨论了在无地形遮蔽情况下山区日照百分率的小网格计算方法,提出了一种简洁、方便、精度高的逐步插值法,有效地解决了剩余误差问题,从理论上证明了计算的一致收敛性。由此计算了贵州省1月、7月份的日照百分率,与气象站实测值比较,结果令人满意。 相似文献
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本文为应用正压原始方程作数值预报的初步试验。采用时间空间中央差分进行数值求解。通过试验确定了一种简单可用的边界条件及初始条件。 应用此方案对四个天气实例进行了24小时预报。计算结果尚好。对这四个实例中所包括的正压天气过程一般能较好的反映出来。 相似文献
12.
13.
《Dynamics of Atmospheres and Oceans》1988,12(1):47-70
Two local implementations of no-slip boundary conditions are investigated for both the vorticity—streamfunction and momentum—pressure formulations of the time-dependent planar incompressible Navier-Stokes equations, as applied to barotropic ocean circulation modelling. The objective is to determine the extent to which the local accuracy and numerical consistency of these conditions affects the global solution. The effects of a non-local implementation of no-slip conditions for the vorticity—streamfunction equations are also studied. In all cases, boundary condition effects are measured by comparing time-averaged dynamics of turbulent solutions of numerical models based on the two formulations.In the model interior, the energy and enstrophy conserving Arakawa Jacobian is used for the vorticity—streamfunction equations while an extension of the energy and potential enstrophy conserving Arakawa and Lamb finite difference scheme is used for the momentum-pressure equations.Numerical experiments performed with a non-linear model similar to Bryan's barotropic ocean reveal no significant differences between the time-averaged solutions obtained with either of the two formulations, with each using either of the two local boundary conditions. A simple one-dimensional analogue of the vorticity—streamfunction equations is solved algebraically to explain the experimental results. A similar analogue suggests that an apparent inconsistency in the no-slip boundary conditions within the Cox stratified, primitive equation, ocean circulation model should not affect the accuracy or convergence of the global solution. 相似文献
14.
Application of a Shape-Preserving Advection Scheme to the Moisture Equation in an E-grid Regional Forecast Model 总被引：20，自引：1，他引：20
This paper presents a methodology which is very useful to design shape-preserving advection finite difference scheme on general E-grid horizontal arrangement of variables through introducing a two-step shape-preserving positive definite advection scheme in the moisture equation of the LASG-REM (LASG regional E-grid eta-coordinate forecast model). By trial-forecasting six local heavy raincases, the efficiency of the shape-preserving advection scheme in practical application has been examined. The LASG-REM with the shape-preserving advection scheme has a good forecasting ability for local precipitation. 相似文献
15.
分析了新一代非静力中尺度数值模式中常用的三阶龙格-库塔时间分裂显式算法(RK3)的稳定性和误差性质,特别是分析了空间中央差分和迎风偏斜两种不同情况下该算法不同的稳定性和误差性质。运用数学软件先进的符号计算功能,分析了该算法涉及的复杂高阶、高次幂振幅矩阵的特征值性质;并通过一维线性声波-平流方程组的数值模拟实验,检验了时间分裂算法的模拟效果。对振幅矩阵特征值模的表达式进行高阶的级数展开,得到了该算法的分裂误差项的公式;而且,由于特征值模的公式保留了较高阶项,可以同时分析迎风偏斜和中央差两种空间差分格式的分裂误差性质。根据分裂误差项公式,定量地比较了三阶和二阶龙格-库塔格式(RK2)的分裂误差大小以及误差与小时间步数的关系,发现迎风格式RK3的分裂误差明显小于RK2的误差,并具有更好的稳定性质。空间中央差格式的分裂误差项具有更高阶数,比迎风格式具有更小的时间分裂误差。对于各种不同波长的特征值分析和采用中央差格式的数值模拟,也进一步证实空间差分采用中央差时,RK3时间分裂显式算法在不同方向传播的声波振幅几乎没有差别。另外,误差公式以及数值试验结果说明RK3的分裂误差也略小于Adams-Bashforth-Moulton分裂显式法的分裂误差。 相似文献
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D. V. Chalikov 《Boundary-Layer Meteorology》1986,34(1-2):63-98
A new approach to investigations of the structure of the boundary layer above waves is discussed. The approach is based on direct numerical simulation of wave motions in the boundary layer produced by a moving curved surface. Model equations are derived, which are the Reynolds equations in a curvilinear nonstationary system of co-ordinates, evolution equations for turbulent kinetic energy, and Kolmogorov's approximate similarity formulae relating the coefficient of turbulent viscosity to the dissipation of turbulent energy; the length scale is assumed to grow linearly with increasing distance from the surface. Principles of constructing the model numerical scheme are described. Results are given of modelling the structure of the boundary layer above a nonsteady surface, which, in a general case, is a superposition of progressive waves with assigned dispersion relations and amplitudes. Mechanisms of energy and momentum transfer to the surface, effects of density stratification and energy structure in the boundary layer are studied. Merits and demerits of the approach are discussed. 相似文献
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The Impacts of Initial Perturbations on the Computational Stability of Nonlinear Evolution Equations 
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下载免费PDF全文 The impacts of initial perturbations on the computational stability of nonlinear evolution equations for non-conservative difference schemes and non-periodic boundary conditions are studied through theoretical analysis and numerical experiments for the case of onedimensional equations.The sensitivity of the difference scheme to initial values is further analyzed.The results show that the computational stability primarily depends on the form of the initial values if the difference scheme and boundary conditions are determined.Thus,the computational stability is sensitive to the initial perturbations. 相似文献
18.
《Dynamics of Atmospheres and Oceans》1999,29(2-4):397-413
A coastal shallow water model generally involves at least one coastal boundary which is curvilinear in nature. Representation of this curvilinear boundary needs special attention when a finite difference scheme is used. To incorporate the curvilinear coastal boundary and off-shore islands properly in the numerical scheme, we need fine resolution which may not be necessary away from the coast. In order to tackle this problem, a nested numerical scheme may be used where fine resolution for the coastal boundary region is nested into a course resolution scheme covering the whole analysis area. But this involves comparatively more memory and CPU time in the solution process. The present study aims at developing a storm surge model that may subsequently be modified for operational forecasting purpose for the coast of Bangladesh. A vertically integrated model is developed in a cylindrical polar coordinate system capable of incorporating bending of the coastline and off-shore islands with considerable accuracy without using any nesting. A comparison of CPU time and memory in the numerical computations between two types of modelling is described and it is found that the cylindrical polar coordinates model is economic. The model is applied for estimating the water levels at different coastal and island stations associated with a few storms that hit the coast of Bangladesh. It is found that the computed and observed water levels are in good agreement. Considering the computing time and other factors, it is found that the Polar Coordinates model is more suitable for operational forecasting purpose along the coast of Bangladesh. 相似文献
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MM4模式积云参数化方案的改进和检验Ⅱ：改进模式的检验试验 总被引：4，自引：1，他引：4
为了检验用Fritsch-Chappell积云参数化方案改进的MM4模式^[1]对梅雨锋暴雨系统的模拟能力，初步确定该模型的稳定性，可靠性，用不同的侧边界条件，地形条件，行星边界层参数化方法进行了模拟试验，并将模拟结果与采用Kuo-Anthes积云参数化方案的模式模拟结果分别进行了比较，结果表明，改进模式对高度场和降水的预报均有改善，并能预报出一些细致特征，此外，改进模式对侧边界条件和地形极为敏感，而对行星边界层参数化方法的敏感性较弱，因此在模式侧边界条件选取和地形处理方面应十分谨慎。 相似文献