垂直方向静力适应过程的机理研究

为了研究垂直方向静力适应过程的机理,通过垂直方向静力适应方程组导出适应过程的守恒量、适应终态和解析解,并对解析解进行数值模拟。研究结果表明:适应终态是由初始守恒量和基本场决定。垂直速度解析解是由声波和地面反射的声波组成。随着高度的增加,垂直速度呈现e的负指数衰减。适应时间依赖于初始扰动的强度和空间尺度,扰动值越大,范围越广,适应时间越长。浮力振荡频率值的大小影响适应范围,当浮力振荡频率值减小,静力适应影响范围将更广。

全球大气数值模式动力框架研究进展

随着数值计算方法和高性能计算机技术的发展以及大气科学理论的完善,国外研制出了许多全球高分辨率非静力大气数值模式,为了让国内的模式开发者对当前全球大气数值模式的现状有一个清晰的了解,归纳总结2012年8月在美国大气研究中心参与评估测试的全世界17个非静力全球大气数值模式,主要从基本方程组、球面网格、离散方法、守恒性质、参数化物理过程与动力框架的耦合和全球大气模式的评估等进行回顾、归纳和讨论,对国内的模式研发者有一定的参考意义。

基于球面阴阳网格数值计算研究进展

对球面阴阳网格的转换关系、优缺点及边界数据插值交换方法的相关知识进行了较为详细介绍。同时对应用球面阴阳网格的3种数值计算方法进行了回顾总结,包括优化的Schwarz方法、CIP-CSLR平流数值计算方法、多离散矩有限体积法。针对优化的Schwarz方法,从浅水方程组的离散入手,讨论了其在求解球面椭圆型问题的优势;而对CIP-CSLR平流数值计算方法和多离散矩有限体积法,主要从如何在网格单元内构造插值函数的角度对其进行分析。最后对开发全球非静力阴阳网格模式进行展望。

基于新型LE水平跳点网格的阴阳网格平流方案设计

为了模拟球面平流传输过程,本文基于球面阴阳重叠网格设计了一种两时间层半拉格朗日平流方案。该方案在球面坐标下采用新型的LE水平跳点网格,同时针对阴阳网格重叠区,采用了不同插值方法进行比较分析,且进行了相关的理想数值试验对方案设计效果进行评估。数值试验表明方案设计是成功的,阴阳网格重叠区平流对插值方案比较敏感;半拉格朗日方案能较好地模拟球面刚体平流和变形涡旋的结构、位置及演变过程,并具有较好的数值稳定性和较高的数值精度。