正壓原始方程模式實(shí)習(xí)報(bào)告材料

1、正壓原始方程模式實(shí)習(xí)報(bào)告一、實(shí)習(xí)目的與要求1.實(shí)習(xí)目的：通過正壓原始方程模式的實(shí)習(xí)，加深理解該章所學(xué)的基本內(nèi)容；掌握當(dāng)今制作數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的一般方法和主要步驟；并在數(shù)值計(jì)算、編制程序和上機(jī)操作等方面得到進(jìn)一步訓(xùn)練。2.實(shí)習(xí)要求：以1973年4月29日08時(shí)(北京時(shí))我國東北、華北地區(qū)500百帕等壓面位勢高度場及地轉(zhuǎn)風(fēng)場作為初值，采用固定的水平側(cè)邊界條件，應(yīng)用正壓原始方程二次守恒平流格式的模式，制作未來24小時(shí)有限區(qū)域500百帕位勢高度場和風(fēng)場的預(yù)報(bào)，并寫一份實(shí)習(xí)報(bào)告。二、模式的主要計(jì)算框圖 三、實(shí)習(xí)任務(wù)1. 編寫兩個(gè)子程序：五點(diǎn)平滑子程序，地轉(zhuǎn)風(fēng)初值子程序2. 子程序編寫完成并保證正確的前提下，

2、做4個(gè)數(shù)值試驗(yàn)： 只做正平滑和做正逆平滑的對比試驗(yàn)； 地轉(zhuǎn)風(fēng)子程序中不同差分格式的數(shù)值試驗(yàn)； 是否做邊界平滑的數(shù)值試驗(yàn)； 是否做時(shí)間平滑的數(shù)值試驗(yàn)。四、實(shí)習(xí)程序1、五點(diǎn)平滑的子程序：subroutine ssip(a,w,s,m,n,k,l) 定義五點(diǎn)平滑子程序dimension a(m,n),w(m,n) 定義數(shù)組if(l=1)then do i=2,m-1 do j=2,n-1 w(i,j)=a(i,j)+s*(a(i-1,j)+a(i+1,j)+a(i,j-1)+a(i,j+1)-4*a(i,j)/4.0 執(zhí)行正平滑enddoenddodo i=2,m-1 do j=2,n-1 a(i,

3、j)=w(i,j)enddoEnddoreturnElsedo i=2,m-1 do j=2,n-1 w(i,j)=a(i,j)+s*(a(i-1,j)+a(i+1,j)+a(i,j-1)+a(i,j+1)-4*a(i,j)/4.0 執(zhí)行正平滑 enddoenddodo i=2,m-1do j=2,n-1a(i,j)=w(i,j)enddoenddodo i=2,m-1do j=2,n-1 w(i,j)=a(i,j)+(-s)*(a(i-1,j)+a(i+1,j)+a(i,j-1)+a(i,j+1)-4*a(i,j)/4.0 執(zhí)行正逆平滑enddoenddodo i=2,m-1 do j=2,

4、n-1 a(i,j)=w(i,j) enddoenddoendifreturnend 結(jié)束子程序2.地轉(zhuǎn)風(fēng)初值的子程序：subroutinecgw(ua,va,za,rm,f,d,m,n) 定義地轉(zhuǎn)風(fēng)子程序implicit noneintegerm,n,p,q,i,j 定義整型變量m,n,p,q,i,jrealua(m,n),va(m,n),za(m,n),rm(m,n),f(m,n),d 定義數(shù)組p=m-1q=n-1doi=1,m 循環(huán)x方向上格點(diǎn)數(shù)ua(i,1)=-rm(i,1)*9.8*(za(i,2)-za(i,1)/(f(i,1)*d) 利用公式（4.134）x方向風(fēng)速ua(i,n)

5、=-rm(i,n)*9.8*(za(i,n)-za(i,n-1)/(f(i,n)*d)doj=2,q 循環(huán)y方向上格點(diǎn)數(shù)ua(i,j)=-rm(i,j)*9.8*(za(i,j+1)-za(i,j-1)/(2.0*f(i,j)*d) 利用公式（4.134）x方向風(fēng)速enddoenddodoj=1,n 循環(huán)y方向上格點(diǎn)數(shù)va(1,j)=rm(1,j)*9.8*(za(2,j)-za(1,j)/(f(1,j)*d) 利用公式（4.134）y方向風(fēng)速va(m,j)=rm(m,j)*9.8*(za(m,j)-za(m-1,j)/(f(m,j)*d)doi=2,p 循環(huán)x方向上格點(diǎn)數(shù)va(i,j)=rm

6、(i,j)*9.8*(za(i+1,j)-za(i-1,j)/(2.0*f(i,j)*d) 利用公式（4.134）y方向風(fēng)速enddoenddoendsubroutinecgw 結(jié)束子程序五、結(jié)果（圖形）及其分析 1、30日預(yù)報(bào)場分析 初始場 預(yù)報(bào)場 2. 只做正平滑和做正逆平滑的對比試驗(yàn)： 預(yù)報(bào)場： 五點(diǎn)正逆平滑 預(yù)報(bào)場：五點(diǎn)正平滑3. 地轉(zhuǎn)風(fēng)子程序中不同差分格式的數(shù)值試驗(yàn)： 初始場：后差地轉(zhuǎn)風(fēng)子程序 初始場：前差地轉(zhuǎn)風(fēng)子程序 預(yù)報(bào)場：前插地轉(zhuǎn)風(fēng)子程序 預(yù)報(bào)場：后插地轉(zhuǎn)風(fēng)子程序 預(yù)報(bào)場： 無時(shí)間平滑 預(yù)報(bào)場： 無邊界平滑 結(jié)果分析： 由前四張圖片，我們可以發(fā)現(xiàn)，4月29日08時(shí)在鄂霍次克海的

7、西岸，有一個(gè)大的低壓中心，其中心強(qiáng)度達(dá)到5250，在貝加爾湖附近有一條大的低壓槽；4月30日08時(shí)，在預(yù)報(bào)場上，鄂霍次克海西岸的低壓向東移動(dòng)，到達(dá)鄂霍次克海的上空，中心強(qiáng)度達(dá)到5200，比29日加強(qiáng)，貝加爾湖的低壓槽向南，向東移動(dòng)?？赡軙?huì)造成一次冷空氣的南下過程。 用30日的預(yù)報(bào)場與30日的書本上的實(shí)況圖做對比，可以看到預(yù)報(bào)場的低壓中心偏北大概偏5個(gè)緯距左右，有較大的偏差，模擬效果不是很好；但是，貝加爾湖附近的低壓槽預(yù)報(bào)場與實(shí)況場非常的近似，故而模擬效果較好。而我們需要做對中國的預(yù)報(bào)，影響系統(tǒng)主要是貝加爾湖地區(qū)的低壓槽影響，所以對于整個(gè)預(yù)報(bào)來說的話，這個(gè)模擬效果還是有具有比較好的參考價(jià)值。六、小結(jié) 通過此次實(shí)習(xí)增強(qiáng)了我對Fotran語言編程和GrADS繪圖的熟悉以及使用，同時(shí)也加強(qiáng)了對正壓原始方程的了解，以及五點(diǎn)平滑，與地轉(zhuǎn)風(fēng)的計(jì)算，加深了對數(shù)值天氣預(yù)報(bào)這門課的了解與掌握。這次學(xué)習(xí)的正壓原始方程模式，在500hPa高度上，大氣是正壓的，準(zhǔn)地轉(zhuǎn)，準(zhǔn)靜