数值天气预报数值天气预报复习x

数值天气预报第一章1、名词解释数值天气预报：所谓数值天气预报，就是在给定初始条件和边界条件的情况下，数值求解大气运动基本方程组，由已知的初始时刻的大气状态预报未来时刻的大气状态。因此，大气运动基本方程组是制作数值天气预报的基础。初始条件：初始条件就是初始时刻各因变量(即气象要素)的空间分布。其一般形式为u=u(x,y,z,O)v=v(x,y,z,O)t=0, w=w(x,y,z,O)p=p(x,y,z,O)T=T(x,y,z,O)边界条件：边界条件就是所研究区域的大气边界上气象要素应满足的条件。研究全球范围的大气运动，如果大气内部各气象要素都是连续的，则只需给出大气的下边界条件和上边界条件；如果大气内部存在不连续面，则还需给出内边界条件。尺度分析:所谓尺度分析就是根据某种类型运动的特征尺度来估计基本方程组中各项数量级的大小，从而使方程组得到简化的一种方法。特征尺度：物理变量的特征尺度是指某种类型运动所占据的空间范围、维持的时间、各场变量及时空变化的典型值。大气模式：2、问答四种坐标系的优缺点？答：坐标优点缺点球坐标适用于全球范围方程十分复杂，难以解答Z坐标形式简单；计算比较容易准确；不受静力关系的限制，可应用与中小尺度或暴雨强对流模式中1、 适用于等高面图分析，适用性受到限制；2、 在考虑地形时下边界条件不易简明而准确地给出，大地形还可能和模式层相交，在交界处要给出新的内边界条件或进行虚假的处理，在边界附件还可能产生较大的计算误差;对大尺度运动要对实际地形大大土地加以平滑。P坐标1、 适用于等压面分析，可直接应用等压面图上的气象资料近似计算各气象要素的时间或空间的偏微商2、 连续方程的形式简单，密1、 下边界条件难以处理，所以不适合采用p坐标系中的基本方程组来研究地形对大气运动的影响；2、 由于采用了静力近似假定，所以不适合采用p坐

度不在其中出现；3、用静力方程代替垂直运动方程，从而把对天气变化影响不大的垂直声波过滤掉。标系中的基本方程组来研究小尺度运动的规律。。坐标系。坐标下边界条件简单，便于引进地形对大气运动的影响a坐标系中的水平运动方程十分复杂；在地形陡峭的地方，。坐标系中的水平气压梯度力是两个大量之间的小差，难以计算准确第—章—1、名词解释地图放大因子：映像比例尺m是映像平面上的距离与地球表面上相对应距离的比值，称之为地图放大系数或地图放大因子。正形投影：投影光源位于球心，映像面为圆锥面，映像面圆锥角为a(0<a<180),标准纬度为<Po2、问答总结三种正形投影的定义、特点。正形投影定义特点圆锥(切)投影光源位于地球球心，映像面是圆锥面，映像面圆锥角为 a(0<a<180),标准纬度为在q)o(0<(d<90N)极射赤面(割)投影o 光源位于南极，其映像面是一个与地球表面北纬60相割的屏幕，标准纬度cp。=60N.兰勃特投影光源位于地球球心，映像面为一个与地球表面相割于30N和60N的圆锥面，圆锥角为90墨卡托投影光源位于球心，映像面是与地球表面相割于南北纬22.5的圆柱面，标准纬度：<pl=22.5N,<p2=22.5S.% *第二早1、名词解释平滑：所谓平滑就是用某点周围若干点的值进行加权平均来代替该点的值，经过这样处理的物理量场可以衰减或者滤掉短波分量。2、问答什么是差分格式的相容性、收敛性和稳定性？它们之间的关系如何？答：截断误差是否随着网格距和时间步长趋于零而趋于零，称为解的收敛性问题。舍入误差是否随着网格距和时间步长趋于零而在整个求解区域内保持有界，称为解的稳定性。相容性、收敛性和稳定性之间的关系，即为克拉斯等价定理：对于一个线性微分方程的适定初值问题，若其差分方程和微分方程是相容的，则稳定性是收敛性的充分必要条件。根据克拉斯等价定理，只要差分方程逼近微分方程，满足稳定性就可以保证收敛性，所以，用差分方法求解微分方程时，数值解的最重要问题是差分格式的计算稳定性。截断误差和舍入误差的原因？答：截断误差是每一步用差分方程代替微分方程的截断误差的累计。舍入误差是每一步舍入误差的累计。第四章2、问答原始方程模式的优缺点？答：优点：原始方程模式中既有缓慢移动的大气长波，又有快速移动的重力惯性波，因此，

这种模式不仅可以模拟转地转演变过程，还可以模拟地转适应过程。缺点：1）原始方程模式中包含有快波解，为保证计算稳定，时间步长必须取得很短，这就大大增加了计算工作量。2） 由于原始方程模式的时间步长取得很短，所以非线性计算不稳定的问题就显得尤为突出。3） 原始方程模式中包含有几种波动解，作为一个数学问题，它要求给出多个初始条件。4） 原始方程模式对边界条件也很敏感，要求给出适当的边界条件。第六章1、名词解释初始化：对初值的处理用气象俗语来说，即所谓的“初始化”。静力初始化：所谓静力初始化，是指用一些已知的风压场平衡关系，或用运动方程等求得的诊断方程来处理初值，使风场同气压场平衡或近似平衡的方法。从而避免产生大振幅的重力惯性波而造成的不稳定。静力初始化的具体方法包括用地转关系、平衡方程或其他一些关系。动力初始化：动力初始化是借用原始方程模式本身所具有的动力特征（例如能描述地转适应 过程），经过一些合理的步骤，使重力惯性波阻尼或被滤去，而得到接近平衡的初值。这种方法最主要的有动力迭代法及正规波法。变化初始化：变化初始化是通过变分原理，使初始资料在一定动力约束下调整，达到各种初始场之间协调一致的方法。四维同化：四维同化准确地说是把不同时刻、不同地区、不同性质的气象资料（包括常规和非常规观测资料以及预报资料等），通过统计与动力关系（包括预报模式）使之在动力与热力上协调起来，以求得质量场和