沙瓦特指数的一种迭代算法

为了提高沙瓦特指数的计算精度,在沙瓦特指数计算方案中引入二分法:先用于计算抬升凝结高度上的要素,进而计算假相当位温,再依据假相当位温守恒性质用于计算500 hPa气块温度。与其他方案对比表明,该迭代算法计算的沙瓦特指数精度较高;与查表法所得的气块温度对比表明,该迭代算法得到的气块温度的最大绝对误差为1.36℃,平均误差(-0.68℃)与平均绝对误差(0.69℃)数值接近;迭代算法与查表法之间以系统性偏差为主;此外,该迭代算法计算量小,收敛速度快,具有推广应用价值。

一个相对精确计算沙瓦特指数方案的实现

在对流性天气预报工作中,沙瓦特指数是一个被广泛应用的物理量,准确、快捷计算该指数一直以来都具有重要的实际意义。根据干、湿绝热过程相当位温守恒原理,运用David Bolton给出的系列公式计算凝结温度、相当位温,利用计算机编程实现了应用探空资料自动、准确计算沙瓦特指数。11个实例的计算表明,与其他5种沙瓦特指数计算方案相比,新方案计算简洁、绝对误差的平均值与最大值均有所减小。其可能的原因是,计算中间过程避免了繁琐的数学推导和多次近似处理,且抬升凝结温度、相当位温等重要物理量计算比较准确。利用2010—2011年湖北省汉口站MICAPS格式探空资料,对比了查表法与新计算的沙瓦特指数对有、无雷暴天气的预示作用。结果表明:如果规定该指数小于零时有雷暴,则计算得出的数据可以减少雷暴漏报。

计算沙瓦特指数的一种新方案

为了提高沙瓦特指数(SI)的计算精度,提出一种计算SI指数的新方案。在气块沿湿绝热线上升求解500 hPa气块温度过程中,当给定气压,温度变化很小时,假相当位温与温度近似为线性关系,利用这种线性关系可导出计算气块温度的显式公式。实例计算表明,该方案计算速度快且精度较高,最大误差和平均误差分别为0.69℃、0.51℃。

沙瓦特指数的数值计算方案比较研究

比较了三种假相当位温(θ_(se))计算式的精确度,分析了θ_(se)对沙瓦特指数(SI)计算的重要影响,提出精度较高的SI计算实用方案。该方案首先利用干绝热过程中位温和比湿守恒性质迭代求解抬升凝结高度处温压变量;计算起始气块的θ_(se);然后基于湿绝热过程假相当位温的守恒性质,采用Stackpole迭代方法计算湿绝热上升到500 hPa的气块温度,进而计算SI。研究发现,θ_(se)的误差是SI计算误差的重要来源,采用准确的θ_(se)计算方案非常重要。经计算比较,发现θ_(se)的Bolton公式和李任承公式计算精度较高,而经典的Rossby公式计算得到的θ_(se)表现为系统性偏低,偏低量随气块温湿的增加而增大。相应地,采用Bolton公式计算θ_(se)所得到的SI之精度最高,与查表值703个算例之间的平均绝对误差仅0.45℃,李任承公式效果与之接近;而传统的Rossby公式相应的平均绝对误差为0.66℃。与前人的SI算例对比表明,本方案计算精度得到进一步提高,在预报业务中具有一定实用价值。