一种提高数值模式时间差分计算精度的新格式——回溯时间积分格式

为了使用以制作数值预报的微分方程中包含更多的信息量、以期提高预报准确度 ,该文提出了一种基于记忆动力学的时间积分格式。以天气预报为实例 ,计算表明 ,平流方程的回溯时间积分格式所得的预报准确度大大高于传统的蛙跃差分格式。此方法在海洋、水文、环境、航空等应用平流方程计算的多种科学中亦是有效的。

回溯时间积分格式的有效性研究

采用正压准地转模式作为动力核，用Ｒｏｓｓｂｙ—Ｈａｕｒｗｉｔｚ波函数作为理想场，同时使用回溯时间积分格式和普通中央差格式进行数值试验。结果表明，在短时积分的情况下，回溯格式能减小数值解误差１～２个量级，而且它对时间步长的增大不敏感。因此使用回溯格式可以减少积分计算量，延长积分时效。

自忆模式中回溯时间积分格式有效性的数值试验

采用Rossby-Haurwitz波函数作初始场,利用准地转正压模式和以其作动力核导出的自记忆模式,分别运用普通中央差格式和回溯时间积分格式进行数值预报试验。结果表明,回溯格式能减小预报误差约2个量级;且其误差不随时间步长的增大而增加。因此,回溯时间积分格式可以提高预报精度,延长预报时效,并减少预报量。

数值模式中的回溯时间积分研究

In view of the fact that the atmosphere is capable of memory, this research suggested and developed the viewpoint of atmospheric memorial dynamics. By introducing a memory function into the dynamic-thermodynamic equations of the atmosphere, these equations can be transformed into difference-integral equations. In this way, the numerical solution of the atmospheric motion can be obtained by using several initial fields rather than only one initial field. The retrospective time integration scheme is an original scheme based the system self-memorization principle, which differs greatly from

中尺度自忆模式在强降水预报中的应用

根据大气自忆性原理提出的回溯时间积分格式应用于中尺度格点模式MM5 ,构建了中尺度自忆模式SMM5并做了短期强降水预报的实验。结果表明 ,SMM5模式与MM5模式相比 ,由于使用了多个时刻的场资料 ,预报精度有了明显的提高 ,SMM 5预报的最大雨区的中心位置与降水量也比MM5更接近实际观测场。