正压原始方程模式实习报告材料Word格式.docx
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二、模式的主要计算框图
三、实习任务
1.编写两个子程序:
五点平滑子程序,地转风初值子程序
2.子程序编写完成并保证正确的前提下,做4个数值试验:
①只做正平滑和做正逆平滑的对比试验;
②地转风子程序中不同差分格式的数值试验;
③是否做边界平滑的数值试验;
④是否做时间平滑的数值试验。
四、实习程序
1、五点平滑的子程序:
subroutinessip(a,w,s,m,n,k,l)定义五点平滑子程序
dimensiona(m,n),w(m,n)定义数组
if(l==1)then
doi=2,m-1
doj=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执行正平滑
enddo
a(i,j)=w(i,j)
Enddo
return
Else
doi=2,m-1
doj=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执行正平滑
enddo
doj=2,n-1
doj=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执行正逆平滑
a(i,j)=w(i,j)
endif
end结束子程序
2.地转风初值的子程序:
subroutine
cgw(ua,va,za,rm,f,d,m,n)定义地转风子程序
implicit
none
integer
m,n,p,q,i,j
定义整型变量m,n,p,q,i,j
real
ua(m,n),va(m,n),za(m,n),rm(m,n),f(m,n),d
定义数组
p=m-1
q=n-1
do
i=1,m
循环x方向上格点数
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方向风速
ua(i,n)=-rm(i,n)*9.8*(za(i,n)-za(i,n-1))/(f(i,n)*d)
j=2,q
循环y方向上格点数
ua(i,j)=-rm(i,j)*9.8*(za(i,j+1)-za(i,j-1))/(2.0*f(i,j)*d)
end
do
j=1,n循环y方向上格点数
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方向风速
va(m,j)=rm(m,j)*9.8*(za(m,j)-za(m-1,j))/(f(m,j)*d)
i=2,p
va(i,j)=rm(i,j)*9.8*(za(i+1,j)-za(i-1,j))/(2.0*f(i,j)*d)
cgw结束子程序
五、结果(图形)及其分析
1、30日预报场分析
初始场
预报场
2.只做正平滑和做正逆平滑的对比试验:
预报场:
五点正逆平滑
五点正平滑
3.地转风子程序中不同差分格式的数值试验:
初始场:
后差地转风子程序
前差地转风子程序
前插地转风子程序
后插地转风子程序
无时间平滑
无边界平滑
结果分析:
由前四张图片,我们可以发现,4月29日08时在鄂霍次克海的西岸,有一个大的低压中心,其中心强度达到5250,在贝加尔湖附近有一条大的低压槽;
4月30日08时,在预报场上,鄂霍次克海西岸的低压向东移动,到达鄂霍次克海的上空,中心强度达到5200,比29日加强,贝加尔湖的低压槽向南,向东移动。
可能会造成一次冷空气的南下过程。
用30日的预报场与30日的书本上的实况图做对比,可以看到预报场的低压中心偏北大概偏5个纬距左右,有较大的偏差,模拟效果不是很好;
但是,贝加尔湖附近的低压槽预报场与实况场非常的近似,故而模拟效果较好。
而我们需要做对中国的预报,影响系统主要是贝加尔湖地区的低压槽影响,所以对于整个预报来说的话,这个模拟效果还是有具有比较好的参考价值。
六、小结
通过此次实习增强了我对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始方程的了解,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。
这次学习的正压原始方程模式,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较简单、稳定,所得结果基本与现实差距不大。
但是实际上大气并没有假设的这么简单,实际大气是斜压的,复杂的系统。
在如今,模式也还在发展中,还是不能够完全去解释现在大气的变化,这需要我们对大气继续努力地去探索。