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模式类型

已有 1075 次阅读2014-7-12 16:11 |个人分类:杂| 天气预报, 加速度, 分辨率, 动力学, 方程组

当前业务用的模式主要可以分为静力模式和非静力模式两类。其差别在于动力学方程组的近似程度不同。根据预报对象的时空尺度不同，还有全球模式和区域模式之分。

1、静力模式：这类模式在数值天气预报中应用时间最长，比较成熟，待解决的问题较少，比较可靠，已大量用于短、中期预报和短期气候预测。其优点有：

（1）能量形式和能量转换关系简单，不论在连续或时空离散情况，隐式或显式情况，最好水平可达到能量守恒和能量转换关系合理。

（2）没有声波的垂直传播，在垂直方向最大量级差较小，任一方程中，垂直分辨率可以取得很低，时间步长较大，计算量较小。

但是静力模式存在缺点：

（1）垂直速度通过诊断关系得到，没有垂直加速度，远小于实际可能出现的w，从而导致全位能和动能之间的转换小，暴雨预报偏弱。

（2）静力近似会引起虚假的重力惯性波的快速传播和快速能量传播。

（3）有经向动能和纬向动能之间的转换，没有水平动能和垂直动能之间的转换。

2、非静力模式：过去非静力模式多用于中尺度预报以及对流有关的中小尺度现象的研究。现在逐渐走向区域/全球一体化的非静力模式。优点为：

（1）能量形式完全，它们之间的转换关系合理。不仅有动能-位能、动能-内能和内能-位能之间的转换，还有经向动能和纬向动能，以及垂直动能和水平动能之间的转换。

（2）垂直速度有加速度，可以报出迅猛发展的上升气流。

（3）可以考虑完全的科氏力和曲率项

缺点：

（1）在时空离散时还未见到总能量守恒和能量转换关系合理的指导

（2）在垂直运动方程中气压梯度力项的截断误差对倾向的影响往往大于重力项外的各项对倾向的贡献。

（3）时间步长小于静力模式使用时间步长，计算量大。