PRM标量平流方案在GRAPES全球预报系统中的应用

• 作者: 伍湘君 张爽 彭新东 李兴良 沈学顺 苏勇 陈贤
• 来源期刊: 大气科学
• 学科: 地球科学
• 关键词: PRM方案 标量平流 GRAPES全球预报系统 半拉格朗日 质量守恒
• 年，卷（期）: 2013,（6）
• 页码范围: 1309-1325
• 页数: 17页
• 分类号: P456.7
• 字数: 10659字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2013.12164

摘要

如何更好地模拟水物质的分布,对于数值天气预报效果的改进,特别是对于更好地模拟降水过程,具有重要的意义.半拉格朗日模式中的标量平流计算要求做到高精度、守恒、正定和保形,但GRAPES_ GFS(Global-Regional Assimilation and PrEdiction System,Global Forecast System)中采用的QMSL (Quasi-MonotoneSemi-Lagrangian)平流方案在水汽的强梯度、不连续区域计算精度较低,且不能做到严格守恒.本研究借鉴计算流体力学领域的研究进展,将一个基于分段有理函数的物质平流方案PRM (Piecewise Rational Method)引入GRAPES__ GFS中,按照通量形式求解水汽方程,并对极区进行了混合等技术处理.通过一系列理想试验对两种平流方案进行了对比,证明了PRM方案精度较高,特别是在水汽梯度大的区域优势明显,频散、耗散误差较小,守恒、保形性也要好于QMSL方案.通过对GRAPES_GFS中批量预报试验效果的检验,验证了PRM方案可以有效地改进模式对水物质分布的模拟,提高了降水的预报效果,对模式综合预报性能的提升也有明显作用.