中尺度大气数值模拟及其进展
利用MM5模式对河西大到暴雪过程的数值模拟
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隆霄 等利用非静力中尺度模式 Ｍ ５ 对青海 Ｍ， “ ５・ ” ９ １ 暴雪过程进行 数值模拟 ； 健等 用 ｗＲ 孙 Ｆ 与Ｍ ５ Ｍ 模拟对 比分析了三次暴雨过程的； 文中利用 Ｍ ５模式对 ２ １ 年 ３月 ５— Ｍ ００ ８日甘肃河西过程进 行了数值模拟和对 比分析。
降雪天气 ， 中， 其 肃北、 阿克塞县大雪 ， 玉门、 肃州、 金 塔等地 中到大雪 ， 最低气温到 一 ８ １￣ Ｃ。截至 ７日 上
第 １ 期 ｌ
李光林 ： 利用 Ｍ ５ Ｍ 模式对河西大到暴雪过程的数值模拟
５ ３
以上。因大雪封 山， 使玉 门市和肃北县 ３０余名放 ０ 牧人员和 ３ ． 万 只牲畜受 困， ４８ 饲料无法供应到位 ， 死亡牲畜 １３ ．１万头只。３月 ６日至 ８日肃州 区境 内普降中到大雪 ， 降雪量达 ８ ２ ｍ， ． ｍ 雪深 ８ｍ， ｃ 局部 地方雪深达 ｌｃ 以上。由于此 次降雪量大 ， Ｏｍ 且气 统计 ， 大雪压塌 日 温室 １７座 ， 光 ２ 塑料 大棚 ５ ６ ， ２棚 小拱棚 １３ 。压倒压塌畜禽圈舍 ７ 间 ， １棚 １ 压伤压死 畜禽 ６ ７头（ 。造成已播种 的 ９６亩大蒜种子 腐 只） ５ 烂， ０ ６ ０亩春小麦 、．６万亩孜然板结 。冻坏果树 ７ １６ 花蕾 １６ ８ ０７ 亩。同时， 造成春播作物播期推迟 ｌ 天 ０ 以上 ， 已经种植 的温室蔬菜 、 大棚蔬菜因持续阴雪天
WRF模式在三峡库区气象模拟中的研究进展
WRF模式在三峡库区气象模拟中的研究进展
史瑞博;周育琳;魏兴;陈蒙恩;李伊能
【期刊名称】《地下水》
【年(卷),期】2024(46)2
【摘要】近几年中尺度数值大气模式WRF迅速发展,其应用越来越广。
本文概述了中尺度天气数值模拟影响的关键问题,从物理参数化方案、驱动数据和合理的空间尺度三个方面介绍WRF模式在气象领域的发展和应用,阐明WRF模式在中尺度模拟的过程中的普遍性和优越性。
最后通过对WRF模式在国内的应用现状进行归纳与梳理,以及对模式未来发展趋势的展望,对WRF模式在三峡库区的应用进行探讨,为WRF模式在三峡库区的气象模拟研究提供必要的参考。
【总页数】4页(P197-200)
【作者】史瑞博;周育琳;魏兴;陈蒙恩;李伊能
【作者单位】重庆三峡学院土木工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】P42;TV632
【相关文献】
1.气象—化学双向耦合模式(WRF-NAQPMS)研制及其在京津冀秋季重霾模拟中的应用
2.利用气象模式WRF对2016年6月23日盐城强对流风暴过程的数值模拟研究
3.WRF模式气象要素模拟精度的验证及订正——以南疆区域为例
4.基于WRF-Hydro模式的沂河流域水文气象模拟参数优化研究
5.WRF模式不同边界层参数化方案对沈阳地区近地面气象要素模拟差异评估
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中尺度大气数值模式发展现状和应用前景
中尺度大气数值模式发展现状和应用前景中尺度大气数值模式发展现状和应用前景一、引言自从20世纪50年代提出数值天气预报的概念以来，大气数值模式的发展已经取得了巨大的进展。
作为数值天气预报的重要工具，大气数值模式不仅能够预测未来数天的天气情况，还可以用于气候变化预测、气候模拟以及控制大气污染等方面。
然而，传统的全球大气模式因其精度受限而难以满足中尺度天气系统的需求，所以中尺度大气数值模式应运而生。
二、中尺度大气数值模式的发展现状1. 研究背景中尺度天气系统的变化范围约在几十公里到千公里之间，这与全球大气模式模拟的范围远远不匹配。
因此，为了提高天气预报的准确性，中尺度大气数值模式应运而生。
中尺度大气数值模式能够提供更高的空间分辨率，更准确的物理参数化方案以及更精细的大气动力学模拟。
2. 主要方法中尺度大气数值模式的发展主要有以下几种方法：- 区域模式：区域模式是将数值模拟范围局限在特定区域的一种方法。
通过减小模拟范围，可以提高模式的空间分辨率，从而提高天气预报的准确性。
- 限制条件：中尺度大气数值模式基于某些限制条件，如局部波动方程、湍流参数化方案等，以改善模拟结果的准确性。
- 耦合模式：中尺度大气数值模式可以与海洋模式、地球系统模式等进行耦合，以提高模式的预测能力和适应性。
3. 主要进展中尺度大气数值模式的发展取得了以下几方面的进展：- 物理参数化方案的优化：物理参数化方案是数值模式中用来描述物理过程的数学方程组。
通过不断优化参数化方案，可以提高模式的准确性和稳定性。
- 数据同化技术的应用：数据同化技术是将观测数据与模型结果进行融合，从而提高模式的预测能力。
中尺度大气数值模式通过引入数据同化技术，可以更好地利用观测数据来约束模式结果，并提高预报的准确性。
- 并行计算技术的应用：中尺度大气数值模式需要处理大量的计算任务，因此并行计算技术的应用对于提高模式的效率和精度至关重要。
近年来，随着计算技术的不断进步，中尺度大气数值模式的并行计算能力得到了大幅提升。
地球科学中的大气环流数值模拟
地球科学中的大气环流数值模拟大气环流数值模拟是指通过数值方法求解大气运动方程，以得到大气环流的时空分布规律。
在地球科学中，大气环流数值模拟被广泛应用于气候变化研究、全球变化预测、天气预报和气候灾害风险评估等领域。
本文将介绍大气环流数值模拟的基本原理、应用和发展趋势。
一、大气环流数值模拟的基本原理大气是一种非常复杂的物质系统，具有高维度、非线性和混沌动力学特征。
因此，研究大气环流需要先解决运动方程，并模拟出各种大气现象的时空演化规律。
大气环流数值模拟的基本原理是通过数值方法求解Navier-Stokes方程、连续方程和状态方程等基本方程组，以得到大气运动的时空分布。
大气环流数值模拟的核心是数值模型。
目前，已经出现了许多大气数值模型，如高分辨率全球大气模型(GCM)、中尺度模式(MESO)和局地模式等。
这些模型采用不同的离散化方案、时间积分方法和物理参数化方案，对大气环流的模拟精度和效率产生重要影响。
二、大气环流数值模拟的应用1. 气候变化研究大气环流数值模拟可用于气候变化研究，探讨气候系统的主要变化趋势、机制和影响因素。
通过建立不同情景下的气候模型，可预测未来几十年的气候变化趋势和频率，为制定应对气候变化的策略提供科学依据。
2. 全球变化预测大气环流数值模拟可用于全球变化预测，研究大气化学、生物圈和水文地质等系统的变化趋势和相互作用，如CO2排放、海平面上升和土地利用变化等，评估全球变化对人类社会和生态系统的影响，为应对全球变化制定相应政策提供科学依据。
3. 天气预报大气环流数值模拟可用于天气预报，将不同分辨率的大气模型与实测数据相结合，包括气象站数据、卫星数据和雷达数据等，模拟出未来数小时至几天的天气情况，提供天气预报机构和民众作出应急处理或防护的时间窗口。
4. 气候灾害风险评估大气环流数值模拟可用于气候灾害风险评估，识别可能引发气候灾害的气象过程和规律，如台风、暴雨和干旱等，分析灾害的空间和时间分布特征，评估人类社会和生态系统所面临的风险和损失，提出应对策略和措施。
中尺度大气数值模拟及其进展
中尺度大气数值模拟及其进展中尺度大气数值模拟及其进展一、引言大气数值模拟是一种使用数学方程和计算机算法来模拟大气运动和气象现象的方法，它不仅能够帮助预测和研究天气、气候变化等现象，还可为决策提供重要参考。
在气象学研究领域，中尺度大气数值模拟被广泛应用，具有重要的意义。
本文将介绍中尺度大气数值模拟的基础理论和方法，并探讨其在气象学领域中的进展。
二、中尺度大气数值模拟的基础理论和方法中尺度指大气运动的空间尺度在几十到几百公里之间，时间尺度在几小时到几天之间。
中尺度大气数值模拟的基础理论是对大气运动和物理过程的基本方程进行数学化处理，建立相应的模型。
其中，最常用的模型是基于质量守恒、动量守恒、热量守恒和状态方程的Navier-Stokes方程。
为了简化计算，通常还采用了一些物理参数化方案，如湍流参数化、云微物理参数化等。
中尺度大气数值模拟的方法可以分为欧拉法和拉格朗日法。
欧拉法是在空间网格上离散化基本方程，通过数值迭代求解得到大气场的时空分布。
拉格朗日法则是跟踪气体的运动轨迹，通过将大气分成许多气团来模拟大气运动。
三、中尺度大气数值模拟在气象学领域的应用中尺度大气数值模拟在气象学领域有着广泛的应用。
首先，它可以用于天气预报，通过模拟大气运动，结合实时观测数据，可以提供准确的天气预报结果。
其次，中尺度大气数值模拟还可以用于研究气象灾害，如暴雨、台风等的形成机制和前后过程，从而为灾害预防和减轻提供科学依据。
此外，中尺度大气数值模拟还可以用于研究气候变化，如模拟气候系统中的能量和水分交换，探索气候变化的内在机制。
四、中尺度大气数值模拟的进展随着计算机技术的不断发展和模型改进，中尺度大气数值模拟在气象学领域取得了许多重要的进展。
首先，模拟精度显著提高，模型对大气物理过程的描述更加准确。
其次，模拟时间和空间分辨率不断增加，模拟结果更加细致。
此外，数据同化技术的应用使得模拟结果与实况数据更加吻合，提高了模式的可信度。
中小尺度天气动力学课件 第1章+中尺度数值模拟-绪论
中尺度数值模拟—第一章
α中尺度 β中尺度
突发性强对流天气演变机 理和监测预报技术研究
γ中尺度
1.1中尺度天气及重要性
乳山个例 12小时 时段强降 水预报图
中尺度数值模拟—第一章
北京
山东 半岛
南京
基于15km粗网格数值模式
“今天下午，本市局部 地区有时有雷阵雨”
设置专门的中尺度观测网 。如美国在1966年就设置了中尺度观测 网，高空站距28km，每隔1.5h或3h施放一次探空仪，地面站距20-30km。 日本、瑞典、英国、法国、加拿大等国家也建立了试验监测网。
我国也分别在京津冀、长江三角洲、武汉和珠江三角洲四个地区 建立起中尺度监测网，设置了一定数量的自动地面站。
CISP （英国，2007）
TOMACS （日本，2010-2013）
1.1中尺度天气及重要性
中尺度数值模拟—第一章
美国国家天气局强天气预报研究计划（WoF)
观测雷达回波
观测
高分辨率(1km)实时试验预报
预报
1.1中尺度天气及重要性
三个国家重点基础研究发 展计划“973”项目
我国重大天气灾害的形成 机制和预测理论研究
需要定时、定点、定量
1.1中尺度天气及重要性
研究方法
中尺度数值模拟—第一章
新的探测工具的使用和加密观测 野外观测实验 中小尺度天气分析 模式的发展及应用 动力学研究
1.1中尺度天气及重要性
中尺度数值模拟—第一章
新的探测工具的使用和加密观测：
雷达、卫星、新型飞机、大气风廓线仪 ，另外也利用声雷达、激 光雷达、微波辐射仪、灵敏微压计、天电观测等 。
中尺度数值模拟—第一章
气象预测的数值模拟技术
气象预测的数值模拟技术气象预测是指根据大气环境的相关数据，运用一系列科学方法和技术手段，对未来一段时间内的气象演变进行预测和模拟。
在过去的几十年里，气象预测的准确度不断提高，而数值模拟技术则是其中一项重要的手段。
数值模拟技术是利用计算机对大气环流、温度、湿度等气象要素进行数值计算和模拟的一种方法。
它基于一套数学物理方程组，采用有限差分、有限元或谱方法等数值逼近技术，将大气运动方程、热力学方程、湿润空气运动方程等转化为计算机可以处理的形式，进而进行数值求解。
数值模拟技术的核心是数学物理方程组的建立和求解。
这些方程组描述了大气运动的动力学、热力学和湿力学过程，通过求解这些方程，可以获得大气的演变过程。
数值模拟技术的输入数据主要包括大气初始场和边界条件，初始场包括温度、湿度、风向等气象要素的分布情况，边界条件则是指影响大气运动的外部因素，如地表气压、海温等。
在气象预测中，数值模拟技术通常分为中尺度模式和细尺度模式两种。
中尺度模式适用于对几百到几千公里范围内的天气系统进行预测，如台风、暴雨等，而细尺度模式则适用于对几十到几百公里范围内的天气系统进行预测，如局地降雪、雷暴等。
中尺度模式采用的是全球或区域范围的模拟。
在这种模式下，数值计算的步长比较大，通常在几公里到几十公里之间，计算速度相对较快，可以预测数天的天气情况。
细尺度模式则采用更小的步长，通常在几百米到几公里之间，计算速度相对较慢，但可以提供更加详细和准确的天气预测，包括降水、风暴状况等。
数值模拟技术的核心是模型的设置和参数选择。
模型的设置涉及到模拟的空间范围、时间步长、相互作用的物理过程等等，而参数选择则关系到数值计算的准确性和稳定性。
不同的模型和参数选择会对模拟结果产生不同的影响，因此，科学家需要根据实际情况进行模拟参数的优化和调整，以提高预测的准确性。
数值模拟技术在气象预测中已经得到广泛应用，并取得了显著的成就。
通过数值模拟技术，气象预报员可以根据大气背景和相关数据，对未来的天气情况进行模拟和预测，提前做好各种天气变化的应对准备。
2021浅析在海洋中尺度涡响应中大气的进程范文1
2021浅析在海洋中尺度涡响应中大气的进程范文 摘要：海洋中尺度涡广泛分布于全球海洋且能对大气造成显著影响。
在全面陈述大气边界层和局地环流对中尺度涡响应的基础上,论述了与其相应的物理机制, 并系统介绍了有关中尺度涡对天气系统影响的最新研究进展。
(1) 中尺度涡引起的海表温度异常通过改变湍流热通量来引起洋面风速、散度以及云量和降水的异常, 并在垂直方向上产生异常的次级环流。
并且, 大气对中尺度涡的响应有明显的区域和季节差异。
(2) 在南海、黑潮延伸区和南大洋, 中尺度涡可分别通过改变海表面气压或大气边界层稳定度来影响其上的洋面风速。
通过分析大气异常中心与中尺度涡的位相关系并配合动力诊断可区分这2种机制。
(3) 中尺度涡能改变大气中的能量转换从而影响风暴路径和急流位置, 并能通过遥相关影响下游地区的天气型。
此外, 中尺度涡所造成的海洋上层温度变化还将对热带气旋的增强和维持起重要作用。
关键词：海洋中尺度涡;海气相互作用; 天气系统; Abstract：Asone of the most important mesoscale ocean features, the mesoscale eddies are omnipresent and have significant impact on the overlying atmosphere. Based on the comprehensive review of the influence of mesoscale eddies on the atmospheric boundary layer and the local circulation, the corresponding physical mechanisms and their impacts on weather systems were presented systematically. (1) Eddy-induced SST anomalies may modify the surface wind speed, horizontal divergence, cloud and precipitation through turbulence heat flux anomalies. Meanwhile, additional secondary circulations arise over the eddies. What is more, there are obvious regional and seasonal differences for atmospheric responses. (2) Studies in the South China Sea, the Kuroshio Extension region and the Southern Ocean indicate that atmospheric responses to mesoscale eddies can be explained by the changes of sea level pressure or the vertical momentum transport. These two mechanisms can be distinguished by the phase relationship between the atmospheric anomaly center and the eddy core. Diagnosis on the inner dynamical processes may draw better conclusions. (3) The energy conversions are affected by mesoscale eddies, which may affect storm tracks and jet streams, and finally result indistant influences on weather patterns. Moreover, sea temperature anomalies from sea surface to the thermocline associated with mesoscale eddies have significant impacts on the intensification and the maintenance of tropical cyclones. Keyword：Oceanmesoscale eddies; Air-sea interaction; Weather systems; 1引言 海洋与大气通过界面间的热量、动量以及物质交换紧密联系在一起,形成一个包含各种尺度的耦合系统。
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中尺度大气数值模拟及其进展
中尺度大气数值模拟及其进展
中尺度大气数值模拟是指对中尺度大气运动、湍流、边界层、云微物理、辐射传输等过程进行数值模拟的一种方法。
近年来，随着计算机技术的快速发展和观测技术的不断进步，中尺度大气数值模拟的研究已经取得了许多重要的进展，对于气象预报、气候变化研究和环境污染预测等方面都起到了重要的作用。
中尺度大气数值模拟的目标是通过计算空间和时间上的大量物理量，来模拟和预测中尺度大气运动过程。
中尺度大气运动是指介于大尺度天气系统和小尺度湍流系统之间的系统，其典型特征是空间尺度在几十公里到几百公里之间，时间尺度在几分钟到几小时之间。
中尺度大气运动包括了许多重要的现象，如大气锋面、对流云团、飑线等，对于气象预报和气候变化研究具有重要的意义。
中尺度大气数值模拟的基本原理是通过数值方法将大气方程离散化，并通过数值解算得到大气运动的演化过程。
其中，最常用的模型是基于Navier-Stokes方程的大气动力学模型，通过有限差分、谱方法等数值技术对方程进行求解。
此外，为了更好地模拟大气过程，中尺度大气数值模拟还必须考虑到湍流的影响，湍流参数化是其中的关键技术之一。
近年来，随着计算机技术的不断进步，中尺度大气数值模拟的能力也得到了极大的提高。
传统的数值模拟方法需要通过将整个大气划分成若干个网格，然后分别对每个网格进行计算，这种方法在计算量和存储空间上都有较大的挑战。
为了克服这些问题，新型的数值模拟方法应运而生，如有限元方法、有限
体积方法和伪谱法等。
这些方法可以更好地处理复杂的地形、不均匀的边界条件和非线性问题，提高了数值模拟的计算效率和精度。
除了数值方法的发展，观测技术的进步也为中尺度大气数值模拟提供了更多的观测数据，从而提高了数值模拟的准确性和可靠性。
现代大气观测技术，如雷达、卫星和飞机观测等，可以提供高时空分辨率的大气观测数据，在验证和改进数值模拟模型方面发挥重要作用。
此外，数据同化技术的应用也为中尺度大气数值模拟提供了新的思路和方法，通过将观测数据与数值模拟结果进行融合，可以进一步提高数值模拟的准确性和预报能力。
尽管中尺度大气数值模拟取得了许多重要的进展，但仍然存在一些挑战和问题。
首先，由于中尺度大气运动过程的复杂性，模型参数化仍然面临很多困难，不同参数化方案对模拟结果的影响仍然存在较大的不确定性。
其次，中尺度大气数值模拟的计算量仍然较大，需要借助高性能计算和并行计算等技术才能实现。
此外，数值模拟的结果与实际观测数据的差异也需要进一步分析和解决。
综上所述，中尺度大气数值模拟是一项重要而复杂的任务，通过计算机技术和观测技术的不断进步，它已经取得了许多重要的进展。
未来，随着计算机技术和观测技术的进一步发展，中尺度大气数值模拟将在气象预报、气候变化研究和环境污染预测等领域发挥越来越重要的作用。
同时，还需要进一步完善数值模型和观测技术，提高数值模拟的准确性和可靠性，为科学研究和社会服务提供更好的支持
综上所述，中尺度大气数值模拟在大气观测数据和数据同化技术的支持下取得了重要的进展。
然而，仍然存在模型参数化困难、计算量大和模拟结果与观测数据的差异等问题。
随着计算机技术和观测技术的不断发展，中尺度大气数值模拟将在气象预报、气候变化研究和环境污染预测等领域发挥更重要的作用。
未来需要进一步完善数值模型和观测技术，提高模拟的准确性和可靠性，为科学研究和社会服务提供更好的支持。