数值天气预报实习报告

1、数值天气预报实习报告专业：班级：学号：姓名：一、实习目的与要求1、实习目的通过正压原始方程模式的实习，加深理解该章所学的基本内容；掌握当今制作数值天气预报的一般方法和主要步骤；并在数值计算、编制程序和上机操作等方面得到进一步训练。2、实习要求以 1973 年 4 月 29 日 08 时（北京时）我国东北、华北地区 500hPa等压面位势高度场及地转风场作为初值，采用固定的水平侧边界条件，应用正压原始方程二次守恒平流格式的模式，制作未来 24 小时有限区域 500hPa位势高度场和风场的预报，并写一份实习报告。二、模式的性能介绍正压原始方程模式既有缓慢移动的大气长波，又包含了快速移动的重力惯性波

2、，因此，模式可以模拟出准地转演变和地转适应过程，比准地转模式能够更近似地描述实际大气中的物理过程。但存在如下问题：1、由于模式中包含快波，为保证计算的稳定，时间步长必须取得很短，从而使得计算量过大；2、非线性不稳定问题突出；3、对资料的初始化要求很高；4、对边界条件很敏感。三、模式的基本假定、基本方程、技术方法、计算流程等的介绍3.1基本假定a. 大气是均匀不可压流体b. 大气处于静力平衡状态c. 上边界为自由面d. 无摩擦和绝热过程e. 正压大气3.2基本方程a. 模式的预报方程组运动方程：静力学方程：连续方程：b. 的地转风计算公式：c. 五点平滑公式：3.3 技术方法1. 为了减小模式中

3、重力惯性外波的波速，增加差分格式的计算稳定性，把连续方程中水平散度项的系数z 改为（ z-z0），并取 250dagpm。2. 时间积分方案选择：先采用欧拉 - 后差格式数值积分 1 小时，然后采用三步法起步的时间中央差格式数值积分 11 小时。3. 边界采用 9 点空间平滑，积分 12h 后采用 5 点平滑对个要素场进行内点空间滤波。3.4计算流程四、计算地转风以及五点平滑的子程序4.1五点平滑子程序subroutine ssip(a,w,s,m,n,k,l)dimension a(m,n),w(m,n)real i,jif(l=1)thendo i=2,m-1do j=2,n-1w(i,j

4、)=a(i,j)+s*(a(i-1,j)+a(i+1,j)+a(i,j+1)+a(i,j-1)/4.0a(i,j)=w(i,j)enddoenddoelsedo i=2,m-1do j=2,n-1w(i,j)=a(i,j)+s*(a(i-1,j)+a(i+1,j)+a(i,j+1)+a(i,j-1)/4.0a(i,j)=w(i,j)enddoenddodo i=2,m-1do j=2,n-1w(i,j)=a(i,j)+(-s)*(a(i-1,j)+a(i+1,j)+a(i,j+1)+a(i,j-1)/4.0a(i,j)=w(i,j)enddoenddoendifreturnEnd4.2计算地转

5、风子程序subroutinecgw(ua,va,za,rm,f,d,m,n)dimensionua(m,n),va(m,n),za(m,n),rm(m,n),f(m,n)doi=2,m-1doj=2,n-1ua(i,j)=(-1)*rm(i,j)*9.8*(za(i,j+1)-za(i,j-1)/2/d/f(i,j)va(i,j)=rm(i,j)*9.8*(za(i+1,j)-za(i-1,j)/2/d/f(i,j)enddoenddoreturn5、结果及其分析5.1 模式运行结果初始资料： 1973 年 4 月 29 日 08 时（北京时）我国东北、华北地区500hPa等压面势高度场及地转

6、风场（图1、2）图 1. 初始风场图 2. 初始位势高度场预报的 30 日 08 时 500hpa 高度的风场（图3、4）和位势高度场（图5、6）：图 3. 无静力初始化的预报风场图 4. 有静力初始化的预报风场图 5 无静力初始化的预报位势高度场图 6 有静力初始化的预报位势高度场5.2个例分析由初始风场和位势高度场（图1 和图 2）所示，在 1973 年 4 月 29 日 08 时（北京时）在鄂霍次克海的西岸有一个低压中心，低压强度有 5250，在贝加尔湖的西侧有一个低压槽区（如图 2 所示）。又根据预报的风场和位势高度场（图3、图 4、图 5 和图 6），能看出在未来的 24 小时内，低

7、压中心主要向东移动，稍向南移（如图5、图 6 中箭头所示，圆点表示 29 日低压中心大致所在的位置），30 日 08 时到达鄂霍次克海上空，向东移速约为 34 经距 / 天。强度由 29 号的 5250 加强为 5200。29 日 08 时位于贝加尔湖西侧的大槽向东移动，在 30 日 08 时已经移动到了贝加尔湖的东侧（如图 5 和图6）。总的来说，本次系统主要向东移动，稍向南移。位于贝加尔湖附近的低压槽向东移动的过程中，槽前的冷气流向南输送水汽，带来降温大风等天气，如果与暖湿气流相遇还可能带来降水。可以根据它的移速判断何时影响我国。6、小结与讨论在此次实习中，我了解了正压原始方程的预报模式的运行方法和优点缺点。也加强了对 Fotran 语言编程和 GrADS绘图的熟悉以及使用。同时也加强了对正压原是方程的了解，以及五点平滑，与地转风的计算，加深了对数值天气预报这门课的了解与掌握。此次接触到的正压原始方程模式，算是个比较简单的模式，由于在 500hPa高度上，大气是正压的，准地转，准静力平衡的，所以大气环流的形势比