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GRAPES模式中高精度正定保形物质平流方案的研究Ⅰ:理论方案设计与理想试验 被引量:21
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作者 沈学顺 王明欢 肖锋 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期1-15,共15页
平流计算的精度对数值模式的结果有着重要影响。如何在半拉格朗日模式中发展高阶精度的标量平流计算方案是提高半拉格朗日数值模式精度的重要问题。文中采用计算流体力学中一个新的高精度正定保形的物质平流方案,通过映射单元格方法将... 平流计算的精度对数值模式的结果有着重要影响。如何在半拉格朗日模式中发展高阶精度的标量平流计算方案是提高半拉格朗日数值模式精度的重要问题。文中采用计算流体力学中一个新的高精度正定保形的物质平流方案,通过映射单元格方法将其与半拉格朗日模式结合起来,既保留了半拉格朗日时间积分方案中积分时间步长大、计算效率高的特点,又发挥新方案高精度正定保形的平流计算优势。该新的标量平流方案是基于分段有理函数的高阶Godunov方案的变形,称之为Piecewise Rational Method(PRM)。此方案简单、实用,易于编程,可保持平流物理量的守恒。通过一维、二维理想试验,并与PPM(Piecewise Parabolic Method)和采用三次插值的半拉格朗日方案试验结果对比分析,表明物质平流方案对于空间变化幅度大的物理量具有较高的平流计算能力。与三次拉格朗日插值相比,物质平流方案的耗散性更小。与PPM方案相比,两者有不少相似之处,平流效果也几乎相当,但物质平流方案中采用的有理函数的保凸特性,且不需要界面值调整,在实现上相对简单。另外,通过将物质平流方案应用到GRAPES模式中的球面坐标系下的理想试验,进一步确认了物质平流方案的优点及在GRAPES模式中的可行性。 展开更多
关键词 平流 拉格朗日 高精度 正定保形
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全球有限区数值预报模式动力框架的试验验证 被引量:13
2
作者 杨学胜 胡江林 +4 位作者 陈德辉 张红亮 沈学顺 陈嘉滨 纪立人 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第20期2418-2423,共6页
全球有限区通用数值预报模式是21世纪数值预报模式的发展趋势,为此"十五"期间中国气象局发展了一个GRAPES(global/regional assimilation and prediction system)全球有限区多尺度非静力数值预报模式.为了验证GRAPES模式方案... 全球有限区通用数值预报模式是21世纪数值预报模式的发展趋势,为此"十五"期间中国气象局发展了一个GRAPES(global/regional assimilation and prediction system)全球有限区多尺度非静力数值预报模式.为了验证GRAPES模式方案设计的科学性、程序编写的正确性,针对模式的特点设计了一套完整的理想试验方案来对GRAPES动力模式的性能进行检验,包括用于检验中尺度模式的密度流和三维地形波试验;用于检验近极地半拉格朗日上游点和极区离散方案正确性的越极地气流试验等.密度流试验显示模式框架对精细尺度的非线性流及其瞬变特征有较强的模拟能力;三维地形波试验说明GRAPES模式动力框架能够较好地模拟气流过山时重力内波的水平与垂直传播.而越极地气流试验验证了模式对极地半拉格朗日上游点及近极地的离散处理是正确的.实际个例试验表明,GRAPES全球模式对影响中国夏季的大尺度环流形势有较好的预报能力. 展开更多
关键词 多尺度 动力框架 非静力 隐式 拉格朗日 理想场试验
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PRM标量平流方案在GRAPES全球预报系统中的应用 被引量:11
3
作者 苏勇 沈学顺 +4 位作者 彭新东 李兴良 伍湘君 张爽 陈贤 《大气科学》 CSCD 北大核心 2013年第6期1309-1325,共17页
如何更好地模拟水物质的分布,对于数值天气预报效果的改进,特别是对于更好地模拟降水过程,具有重要的意义。半拉格朗日模式中的标量平流计算要求做到高精度、守恒、正定和保形,但GRAPES_GFS(Global-Regional Assimilation and PrEdictio... 如何更好地模拟水物质的分布,对于数值天气预报效果的改进,特别是对于更好地模拟降水过程,具有重要的意义。半拉格朗日模式中的标量平流计算要求做到高精度、守恒、正定和保形,但GRAPES_GFS(Global-Regional Assimilation and PrEdiction System,Global Forecast System)中采用的QMSL(Quasi-Monotone Semi-Lagrangian)平流方案在水汽的强梯度、不连续区域计算精度较低,且不能做到严格守恒。本研究借鉴计算流体力学领域的研究进展,将一个基于分段有理函数的物质平流方案PRM(Piecewise Rational Method)引入GRAPES_GFS中,按照通量形式求解水汽方程,并对极区进行了混合等技术处理。通过一系列理想试验对两种平流方案进行了对比,证明了PRM方案精度较高,特别是在水汽梯度大的区域优势明显,频散、耗散误差较小,守恒、保形性也要好于QMSL方案。通过对GRAPES_GFS中批量预报试验效果的检验,验证了PRM方案可以有效地改进模式对水物质分布的模拟,提高了降水的预报效果,对模式综合预报性能的提升也有明显作用。 展开更多
关键词 PRM方案 标量平流 GRAPES全球预报系统 拉格朗日 质量守恒
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全球非静力半隐式半拉格朗日模式及其极区离散处理 被引量:9
4
作者 杨学胜 陈嘉滨 +3 位作者 胡江林 陈德辉 沈学顺 张红亮 《中国科学(D辑)》 CSCD 北大核心 2007年第9期1267-1272,共6页
全球有限区同化预报系统GRAPES(Global Regional Assimilation and Prediction System)中的全球模式是新研发的新一代全球非静力数值预报模式,该模式将作为中国气象局下一代全球中期数值预报的业务模式.模式动力框架的特点包括采用全可... 全球有限区同化预报系统GRAPES(Global Regional Assimilation and Prediction System)中的全球模式是新研发的新一代全球非静力数值预报模式,该模式将作为中国气象局下一代全球中期数值预报的业务模式.模式动力框架的特点包括采用全可压方程组、非静力/静力可选、半隐式半拉格朗日大时间步长、利用预条件求解复杂的三维亥姆赫兹(Helmholtz)椭圆型方程等.针对极地奇异性的特点,介绍了GRAPES全球模式在极地的离散处理方案,包括采用水平风分量v放在极地的Arakawa C网格,引入极地滤波解决极地数值计算的稳定性,近极地Helmholtz方程的订正,及为提高球坐标系下拉格朗日上游点计算精度的处理等.平衡流理想场试验表明,模式对极地半拉格朗日上游点及极地的处理是正确的;Held和Suarez试验表明模式可保证长期时间积分的守恒特性. 展开更多
关键词 非静力 全球模式 隐式 拉格朗日 极地离散 守恒性
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GRAPES模式中高精度正定保形物质平流方案的研究Ⅱ:连续实际预报试验 被引量:9
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作者 王明欢 沈学顺 肖锋 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期16-25,共10页
针对半隐式半拉格朗日数值预报模式GRAPES,研究发展了与之相适合的高精度正定保形的物质平流方案——分段有理函数法(PRM,Piecewise Rational Method)。文中在进行理想试验验证该方案简单、实用、易于编程对于空间变化幅度大的物理量具... 针对半隐式半拉格朗日数值预报模式GRAPES,研究发展了与之相适合的高精度正定保形的物质平流方案——分段有理函数法(PRM,Piecewise Rational Method)。文中在进行理想试验验证该方案简单、实用、易于编程对于空间变化幅度大的物理量具有较高的平流计算能力且在GRAPES模式中具有可行性的基础上,对2005年7月连续1个月的24小时降水进行实际预报试验。通过细致的个例分析、月平均比较以及TS评分计算,PRM方案实际预报结果与GRAPES模式中原来采用的水物质平流方案预报的主要雨带的分布、走向相一致,但对大雨以上量级的降水预报具有明显优势,对网格尺度的降水的影响比较敏感,进一步验证了高精度正定保形方案对实际降水预报的改进效果,表明该方案对于改进GRAPES模式大到暴雨预报能力具有较大的潜力。PRM平流方案较GRAPES原来采用的准单调正定保形的平流方案能够更加合理地计算水物质场的输送,尤其是能够很好地反映出梅雨季东亚大气下层水汽水平梯度大以及沿梅雨锋水汽的小尺度变率较大的特点描写。 展开更多
关键词 平流 拉格朗日 高精度 正定保形 PRM 降水预报 暴雨
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质量守恒的订正算法在GRAPES_GFS中的应用 被引量:5
6
作者 苏勇 沈学顺 张倩 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2016年第6期666-675,共10页
如何在长时间积分的过程中保证模式大气的质量守恒是数值模式动力框架面临的基本问题之一,对于半拉格朗日动力框架来说,在理论上要满足质量守恒面临着诸多的困难,质量订正方案不失为一种简单可行的选择。中国气象局数值预报中心的GRAPES... 如何在长时间积分的过程中保证模式大气的质量守恒是数值模式动力框架面临的基本问题之一,对于半拉格朗日动力框架来说,在理论上要满足质量守恒面临着诸多的困难,质量订正方案不失为一种简单可行的选择。中国气象局数值预报中心的GRAPES_GFS(Global-Regional Assimilation and PrEdiction System,Global Forecast System)在长时间积分过程中质量损失问题较为明显,该研究工作借鉴C^CAM(Climate-CommunityAtmosphere Model)中对地面气压进行订正控制模式质量守恒的思路,在GRAPES_GFS中开发了一种对每个网格内的质量按照不同权重系数进行调整、控制模式大气总质量守恒的算法。经过一系列的试验,验证了该方法在GRAPES_GFS中的可行性,在保证模式质量守恒的情况下可有效减小高度场的预报偏差,缓解模式预报结果中天气系统偏弱的问题,在实际业务预报中有一定应用价值。 展开更多
关键词 GRAPES_GFS 质量守恒 拉格朗日
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半拉格朗日、半隐式欧拉方程组大气数值模式研究 被引量:3
7
作者 陈泽宇 胡隐樵 +1 位作者 言穆弘 高由禧 《大气科学》 CSCD 北大核心 2000年第6期804-820,共17页
介绍了一个具有较高时间积分效率的三维弹性大气数值模式。其中,控制方程为能够描述大气非静力及可压缩性的欧拉方程组,时间积分采用了高效率的“半拉格朗日、半隐式”方案。通过引用一个简化的“云物理过程”参数化方案,针对大气中... 介绍了一个具有较高时间积分效率的三维弹性大气数值模式。其中,控制方程为能够描述大气非静力及可压缩性的欧拉方程组,时间积分采用了高效率的“半拉格朗日、半隐式”方案。通过引用一个简化的“云物理过程”参数化方案,针对大气中深厚湿对流过程的若干问题进行了数值试验,结果表明,模式能够对该过程中的一些基本和复杂现象进行有效地模拟。试验结果还表明,动力学框架具有很好的稳定性,能够实现高效率的时间积分,它还具有较好的频散特性,保证了空间计算的精度,从而完好地描述了风暴的形态。 展开更多
关键词 拉格朗日 隐式 欧拉方程组 大气 数值模式
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基于物理模型的烟雾动画模拟 被引量:1
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作者 訾玲玲 周永霞 邢长征 《计算机与信息技术》 2006年第12期65-67,共3页
本文结合计算流体力学和计算机图形学,实现了烟雾的模拟动画。文章首先给出了烟雾的物理模型方程,并采用N-S方程和半拉格朗日方法来求解烟雾的物理模型方程,从而得到了烟雾的三维密度场数据,最后用体绘制方法中的光线投射法实现了动画... 本文结合计算流体力学和计算机图形学,实现了烟雾的模拟动画。文章首先给出了烟雾的物理模型方程,并采用N-S方程和半拉格朗日方法来求解烟雾的物理模型方程,从而得到了烟雾的三维密度场数据,最后用体绘制方法中的光线投射法实现了动画模拟。 展开更多
关键词 物理模型 拉格朗日 体绘制
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Linear perspective shape-from-shading method with two images 被引量:2
9
作者 Lei Yang Ning Zhang +1 位作者 Yanyun Ren Huosheng Hu 《Journal of Systems Science & Complexity》 SCIE EI CSCD 2015年第5期1080-1087,共8页
Shape-from-shading(SFS) is one of the important approaches of 3-D surface reconstruction in computer vision. Since reflectance map equation in SFS is a nonlinear partial differential equation(PDE) with two unknown var... Shape-from-shading(SFS) is one of the important approaches of 3-D surface reconstruction in computer vision. Since reflectance map equation in SFS is a nonlinear partial differential equation(PDE) with two unknown variables, SFS with one image is ill-posed in mathematical sense. A linear perspective SFS method with two images is proposed to deal with the problem. We assume that two images with different light source directions are captured firstly. Orthogonal projection is not as accurate as perspective one to simulate imaging processes. Two reflectance map equations are established based on the Lambertian model under perspective projection, and the equations are further transformed into one linear PDE. Then the iterative semi-Lagrangian algorithm is used to approximate the solution. Finally, 3-D height values of pixel points in imaging planes are solved by the numerical interpolation method. Experimental results of both hemisphere and complex surfaces show that the proposed method can reconstruct surfaces accurately. 展开更多
关键词 shape-from-shading (SFS) perspective projection semi-Lagrangian algorithm numerical interpolation method
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半拉格朗日模式风的半解析解及与差分解的比较试验 被引量:1
10
作者 郝世峰 杨诗芳 楼茂园 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期2190-2196,共7页
质点的轨迹计算是半拉格朗日模式的重要基础,传统的数值计算方法由于采用时间差分代替微分,只能得到质点运动轨迹终点的速度,因此质点的移动轨迹(位移)只能靠风速外推的方法计算,导致了模式计算不稳定等问题.借鉴精细积分法中使用半解... 质点的轨迹计算是半拉格朗日模式的重要基础,传统的数值计算方法由于采用时间差分代替微分,只能得到质点运动轨迹终点的速度,因此质点的移动轨迹(位移)只能靠风速外推的方法计算,导致了模式计算不稳定等问题.借鉴精细积分法中使用半解析解的思路,利用正压原始方程研究了用运动方程的半解析解构建数值模式的可能性.求解了运动方程的一阶和二阶微分方程组的半解析解,通过时间积分半解析解计算质点运动轨迹.数值试验表明,一阶微分方程组的半解析解比差分解略有优势.二阶微分方程组的半解析解在时间步长增大时优势非常明显,而且在保证计算精度的前提下,节省计算时间,这对提高模式性能有重要作用. 展开更多
关键词 解析解 拉格朗日 运动方程 精细积分法
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大气动力学方程组的半拉格朗日计算方案的数学研究 被引量:1
11
作者 王必正 季仲贞 应祝明 《计算物理》 CSCD 北大核心 2000年第1期187-192,共6页
通过对大气动力学方程组的半拉格朗日方案的数学分析 ,得出主要结论如下 :( 1)说明了Robert的半拉格朗日方案并不是绝对稳定的 ,通过特征线理论和双曲拟线性方程组解的理论 ,进一步说明了Robert理论的不正确。 ( 2 )通过分析右端项沿轨... 通过对大气动力学方程组的半拉格朗日方案的数学分析 ,得出主要结论如下 :( 1)说明了Robert的半拉格朗日方案并不是绝对稳定的 ,通过特征线理论和双曲拟线性方程组解的理论 ,进一步说明了Robert理论的不正确。 ( 2 )通过分析右端项沿轨道积分 ,给出了一个关于半拉格朗日方案成立的判据 ,该判据与CLF相仿。 ( 3)根据浅水方程特征理论 ,发现半拉格朗日方案应包括沿轨道反向积分 (大气中慢过程 )和沿特征锥积分 (大气中快过程 ) ,而已有的方案仅含前一类。因此 ,今后有必要研究后一类的半拉格朗日方案并研究这两类过程之间的相互作用的计算问题。( 4)即使研究沿轨道反向积分问题 ,其特征跟原方程组解直接有关 ,因此 ,不仅仅是一个常微分方程组的问题。而大气动力学方程组的经典解一般仅在小范围成立 ,并且一维、二维和三维间断均会出现 ,故大范围反向积分特征线一般是不可能的。 展开更多
关键词 拉格朗日 反向积分 大气动力方程组 计算
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半拉格朗日涡方法在烟雾动画中的应用
12
作者 万飞飞 尹勇 《计算机仿真》 北大核心 2019年第12期219-223,共5页
为模拟烟雾的实时动画,将半拉格朗日方法应用在涡量场中。通过在流体表面产生涡量,来模拟涡量的平流和扩散。不同于以往的格子涡(Votex-In-Cell,VIC)方法,始终在欧拉网格中来处理涡量(包括平流、扩散和涡量的拉伸),并不需要进行网格重... 为模拟烟雾的实时动画,将半拉格朗日方法应用在涡量场中。通过在流体表面产生涡量,来模拟涡量的平流和扩散。不同于以往的格子涡(Votex-In-Cell,VIC)方法,始终在欧拉网格中来处理涡量(包括平流、扩散和涡量的拉伸),并不需要进行网格重构来求取涡量和速度。最终,展示出了基于涡量的流体在网格中的烟雾动画效果,使流体在平流和扩散上能达到无条件稳定,充分展示出了流体的漩涡细节。 展开更多
关键词 拉格朗日 涡量 平流 拉伸 扩散
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大时间步长下体积守恒的实时水体模拟
13
作者 朱奎鑫 盖孟 赖舜男 《图学学报》 CSCD 北大核心 2019年第4期725-732,共8页
基于物理的流体仿真可以真实地捕捉水的运动,一种常用的实时模拟方法是基于二维浅水方程进行水体仿真。首先介绍了二维浅水方程,并提出一种新的求解方法,通过一种体积守恒的隐式半拉格朗日方法进行计算,在保持稳定的同时允许较大的时间... 基于物理的流体仿真可以真实地捕捉水的运动,一种常用的实时模拟方法是基于二维浅水方程进行水体仿真。首先介绍了二维浅水方程,并提出一种新的求解方法,通过一种体积守恒的隐式半拉格朗日方法进行计算,在保持稳定的同时允许较大的时间步长,然后额外增加修正步以保证计算过程中体积守恒。此外提出了一种基于动量守恒的流固耦合方法,可以实时地模拟出较为真实的水体,并且保证了水体体积始终守恒,效果良好。 展开更多
关键词 浅水方程 拉格朗日 体积守恒 大时间步长 流固耦合
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Vlasov-Poisson方程半拉格朗日守恒算法
14
作者 刘全 倪国喜 +1 位作者 牛霄 胡军 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期19-25,共7页
利用三阶迎风插值多项式结合限制子方法,构造Vlasov-Poisson方程的半拉格朗日守恒型格式,可保持Vlasov-Poisson方程解的正性.计算朗道阻尼,双束不稳定性等典型问题,并与样条插值方法、UGKS方法进行比较,模拟结果表明半拉格朗日守恒性格... 利用三阶迎风插值多项式结合限制子方法,构造Vlasov-Poisson方程的半拉格朗日守恒型格式,可保持Vlasov-Poisson方程解的正性.计算朗道阻尼,双束不稳定性等典型问题,并与样条插值方法、UGKS方法进行比较,模拟结果表明半拉格朗日守恒性格式在Vlasov-Poisson方程求解中具有较高分辨率. 展开更多
关键词 Vlasov-Poisson方程 拉格朗日 插值方法 守恒型格式
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半隐式半拉格朗日动力框架的动能谱分析 被引量:26
15
作者 郑永骏 金之雁 陈德辉 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期143-157,共15页
大量的观测事实表明自由大气动能谱与波数之间满足如下关系:在大尺度区域满足E∝k-3关系,过渡到中尺度区域表现为E∝k-5/3关系。数值模式动能谱是测量模式动力框架的耗散的直接度量,而耗散对模式的性能有着重要影响,因此动能谱是研究和... 大量的观测事实表明自由大气动能谱与波数之间满足如下关系:在大尺度区域满足E∝k-3关系,过渡到中尺度区域表现为E∝k-5/3关系。数值模式动能谱是测量模式动力框架的耗散的直接度量,而耗散对模式的性能有着重要影响,因此动能谱是研究和评估模式动力框架的非常规的有效方法。文中使用基于半隐式半拉格朗日动力框架的全球/区域一体化模式GRAPES进行数值模拟试验,然后计算GRAPES模式的动能谱并与实际观测得到的大气动能谱比较,得到GRAPES模式能够很好地复制出实际大气动能谱的分布特征,包括从大尺度区域的E∝k-3关系向中尺度的E∝k-5/3关系的过渡特征。并且发现GRAPES模式存在最大有效时间步长,当时间步长小于最大有效时间步长时,模式动能谱随时间步长增大而逐渐衰减;当时间步长大于最大有效时间步长时,模式动能谱随时间步长增大而虚假增长。同时通过与实际大气动能谱比较,发现模式动能谱在5Δx波长附近开始明显衰减,因此将5Δx波长定义为GRAPES模式的最高有效分辨尺度;当空间分辨率提高与时间步长等相协调时,中小尺度模式动能谱向中小尺度延伸而更接近实际大气动能谱;当空间分辨率提高与时间步长等不相协调时,中小尺度模式动能谱存在较大误差,相应的大尺度模式动能谱亦存在较大误差。此外,时间步长对模式spinup过程有着重要的影响,较小时间步长时,spinup过程能够很好发展出合理的动能谱结构,在物理空间上表现为模式能够在spinup时间内生成和发展出合理的中小尺度系统;而较大时间步长时,spinup过程很难发展出合理的动能谱结构,在物理空间上表现为模式未能在spinup时间内生成和发展出合理的中小尺度系统。最后,GRAPES模式动能谱与WRF模式动能谱具有一致性,GRAPES全球中期模式能够完美地模拟出大尺度的E∝k-3动能谱特征。综� 展开更多
关键词 动能谱 GRAPES模式 拉格朗日动力框架 最高有效分辨尺度 最大有效时间步长 中小尺度 SPIN up
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改进的光流法在回波外推预报中的应用 被引量:24
16
作者 张蕾 魏鸣 +1 位作者 李南 周生辉 《科学技术与工程》 北大核心 2014年第32期133-137,148,共6页
为了充分利用雷达资料进行强对流天气的临近预报,通过改进的光流法反演风场并对雷达组合反射率因子进行0~1 h的外推预报。为了提高传统光流法外推预报的准确性,采用金字塔分层技术,减小由于回波移速较快造成的反演误差,提高反演风场的... 为了充分利用雷达资料进行强对流天气的临近预报,通过改进的光流法反演风场并对雷达组合反射率因子进行0~1 h的外推预报。为了提高传统光流法外推预报的准确性,采用金字塔分层技术,减小由于回波移速较快造成的反演误差,提高反演风场的计算精度和运算效率;并且采用半拉格朗日外推方案改进外推,保持回波的旋转性,提高回波预报效果。试验及评分结果表明,改进后的光流法改善了强对流天气的预报效果。 展开更多
关键词 临近预报 光流法 金字塔分层技术 拉格朗日外推方案 强对流天气
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GRAPES区域模式水汽平流方案的比较与改进 被引量:22
17
作者 陈子通 万齐林 +4 位作者 沈学顺 黄燕燕 张艳霞 张诚忠 丁伟钰 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2010年第1期1-6,共6页
与欧拉显式时间差分方法相比,GRAPES区域模式采用半隐半拉格朗日时间差分方案可增加时间步长且不影响稳定性,而且模式积分可有较高的计算效率和准确性。半拉格朗日法需要用到内插算法来预测下一时刻的值,对于水汽场的内插值来说,常常会... 与欧拉显式时间差分方法相比,GRAPES区域模式采用半隐半拉格朗日时间差分方案可增加时间步长且不影响稳定性,而且模式积分可有较高的计算效率和准确性。半拉格朗日法需要用到内插算法来预测下一时刻的值,对于水汽场的内插值来说,常常会造成预报值的过饱和或者是负值,需要进行特殊处理。比较GRAPES模式的准单调半拉格朗日方案(QMSL)和高精度正定保形方案(PRM),分析模式的降水预报、形势预报,同时初步总结了两方案的优缺点。在参考LCSL(Linear Constraint Semi-Lagarangain)方案的基础上,改进QMSL方案,通过连续试验运行,表明新方案基本稳定可靠,对于降水预报、形势预报有一定的改进,在台风预报试验中也有良好的表现。 展开更多
关键词 区域模式 水汽平流 拉格朗日
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GRAPES_GFS中三维参考大气的研究:理论设计和理想试验 被引量:19
18
作者 苏勇 沈学顺 +1 位作者 陈子通 张红亮 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期241-254,共14页
参考大气的选取对于半隐式半拉格朗日(Semi-Implicit Semi-Lagrangian,简称SISL)模式动力框架的计算精度至关重要。中国气象局数值预报中心自主研发的GRAPES_GFS(Global Regional Assimilation and PrEdiction System,Global Forecast S... 参考大气的选取对于半隐式半拉格朗日(Semi-Implicit Semi-Lagrangian,简称SISL)模式动力框架的计算精度至关重要。中国气象局数值预报中心自主研发的GRAPES_GFS(Global Regional Assimilation and PrEdiction System,Global Forecast System)采用基于等温大气构造的一维参考大气,该方法求解简单、易于实现,但无量纲气压和位势温度扰动量的数量级较大,降低空间计算精度的同时,由于非线性项较大,使得时间计算精度较低。借鉴近年来世界上各主要业务中心的数值模式框架搭建方法,拟在GRAPES_GFS的动力框架中引入不随时间变化且满足静力平衡的三维参考大气,使得积分过程中参考大气可以尽量地靠近模式大气,提高空间计算精度的同时,减小非线性项的数量级,进而提高时间积分的计算精度。本研究重新推导了引入三维参考大气之后模式动力学方程组的求解过程,通过若干个理想试验验证了理论方法以及代码实现的正确性,说明新的三维参考大气可以有效地提高模式动力框架的计算精度。 展开更多
关键词 GRAPES_GFS 参考大气 预估-修正 隐式拉格朗日 线性化
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雷达回波外推预报的误差分析 被引量:16
19
作者 王改利 赵翠光 +1 位作者 刘黎平 王红艳 《高原气象》 CSCD 北大核心 2013年第3期874-883,共10页
基于天气雷达资料的外推预报是灾害天气临近预报的基础,选取4次强降水过程分析了外推预报的误差。主要分析方法包括3个步骤:(1)采用多尺度回波跟踪方法确定雷达回波的运动场;(2)采用半拉格朗日平流方案对雷达回波进行外推;(3)预报结果... 基于天气雷达资料的外推预报是灾害天气临近预报的基础,选取4次强降水过程分析了外推预报的误差。主要分析方法包括3个步骤:(1)采用多尺度回波跟踪方法确定雷达回波的运动场;(2)采用半拉格朗日平流方案对雷达回波进行外推;(3)预报结果和观测结果进行对比。利用去相关时间方法分析了雷达回波的可预报性,利用预报技巧评分和相对绝对误差对外推预报的误差进行了定量分析。此外,还分析了外推预报的误差与尺度之间的关系,以及外推预报中的不确定因素——回波强度变化和回波运动场变化在预报误差中的相对重要性。这4次强降水过程的误差分析表明,预报误差随预报时效的变化基本上是以指数规律递减的,大尺度的降水系统对应较长的持续性,对于发展演变较快、尺度较小的风暴,其持续性较短。 展开更多
关键词 多尺度回波跟踪 拉格朗日平流方案 可预报性 预报误差
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半隐式半拉格朗日平方守恒计算格式的构造 被引量:12
20
作者 陈嘉滨 季仲贞 《大气科学》 CSCD 北大核心 2004年第4期527-535,共9页
在显式半拉格朗日完全平方守恒格式基础上 ,构造出半隐式半拉格朗日完全平方守恒计算格式 ,它继承了显式半拉格朗日完全平方守恒格式的优点 ,并突破计算不稳定柯朗条件对时间步长的约束 ,使时间步长大为增长。此外 。
关键词 隐式拉格朗日格式 平方守恒 数值积分 误差 天气预报
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