气候数值模拟研究中初始场衰减理论的理解和应用

• 作者: 李建平 王鹏飞 顾雷
• 来源期刊: 气象学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 初始场 误差 气候 大气环流模式 集合预报
• 年，卷（期）: 2009,（2）
• 所属期刊栏目: 论文
• 页码范围: 218-226
• 页数: 9页
• 分类号: P435
• 字数: 8175字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3321/j.issn:0577-6619.2009.02.005

摘要

根据对大气原始方程的定性理论和相空间的理论研究,初始场对数值模拟的作用会随着时间的增长而逐步衰减.文章分析初始场作用衰减理论的关键问题,通过对大气环流谱模式SAMIL和ECHAM的数值试验,在实际的计算环境中研究其初始场作用的变化情况.研究中使用到对舍入误差干扰的一种集合消减方法(REME),保证了验证试验所受舍入误差的影响小于给定的范围.结果表明有舍入误差存在的计算环境中,当初始差别较大时,其逐步衰减到一个波动值.而对于特别微小的初始场差别,其长期影响也应是衰减的,但由于计算精度有限,可能会出现增大到一个波动值的现象,这些结果与非线性误差理论所描述的误差饱和现象一致.试验得到了具体模式的衰减速率曲线,发现衰减需要的时间范围大约为40-60 d.文中还利用初始场作用衰减的理论探讨了如何解释初始场集合预报(IME)能够减少模拟结果误差的现象.