wrf手册中文.docx

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wrf手册中文

Chapter1:

Overview

Introduction

TheAdvancedResearchWRF（ARW）modelingsystemhasbeenindevelopmentforthepastfewyears.ThecurrentreleaseisVersion3,availablesinceApril2008.TheARWisdesignedtobeaflexible,state-of-the-artatmosphericsimulationsystemthatisportableandefficientonavailableparallelcomputingplatforms.TheARWissuitableforuseinabroadrangeofapplicationsacrossscalesrangingfrommeterstothousandsofkilometers,including:

Idealizedsimulations.LES,convection,baroclinicwaves）

Parameterizationresearch

Dataassimilationresearch

Forecastresearch

Real-timeNWP

Coupled-modelapplications

Teaching

简介

AdvancedResearchWRF（ARW）模式系统在过去的数年中得到了发展。

最近公布了第三版，从2008年4月开始可供使用。

ARW是灵活的，最先进的大气模拟系统，它易移植，并且有效的应用于各种操作系统。

ARW适用于从米到成千上万公里尺度的各种天气系统的模拟，它的功能包括：

理想化模拟（如，LES，对流，斜压波）

参数化研究

数据同化研究

预报研究

实时数值天气预报

耦合模式应用

教学

TheMesoscaleandMicroscaleMeteorologyDivisionofNCARiscurrentlymaintainingandsupportingasubsetoftheoverallWRFcode（Version3）thatincludes:

WRFSoftwareFramework（WSF）

AdvancedResearchWRF（ARW）dynamicsolver,includingone-way,two-waynestingandmovingnest.

TheWRFPreprocessingSystem（WPS）

WRFVariationalDataAssimilation（WRF-Var）systemwhichcurrentlysupports3DVARcapability

NumerousphysicspackagescontributedbyWRFpartnersandtheresearchcommunity

Severalgraphicsprogramsandconversionprogramsforothergraphicstools

Andthesearethesubjectsofthisdocument.

TheWRFmodelingsystemsoftwareisinthepublicdomainandisfreelyavailableforcommunityuse.

NCAR的中尺度以及微尺度气象部门最近维护以及支持整个WRF（第三版）的代码的子集，其中包括：

WRF软件框架

AdvancedResearchWRF（ARW）动力求解方法，包括单向，双向嵌套以及移动嵌套

预处理系统

WRF多种数据同化系统（WRF-Var），该系统还支持3维同化能力

为WRF合作伙伴以及研究论坛提供的数值物理包.

一些画图程序和转换适合其他画图工具的程序

这也是本文档的主题。

WRF模式系统软件现在是公开以及免费使用的。

Asshowninthediagram,theWRFModelingSystemconsistsofthesemajorprograms:

TheWRFPreprocessingSystem（WPS） 

WRF-Var 

ARWsolver 

Post-processing&Visualizationtools 

如图所示，WRF模式系统包括如下的主要部分：

WRF预处理系统 

WRF参数同化系统 

ARW求解程序 

后处理以及可视化工具

WPS

Thisprogramisusedprimarilyforreal-datasimulations.Itsfunctionsinclude1）definingsimulationdomains;2）interpolatingterrestrialdata（suchasterrain,landuse,andsoiltypes）tothesimulationdomain;and3）degribbingandinterpolatingmeteorologicaldatafromanothermodeltothissimulationdomain.Itsmainfeaturesinclude:

·GRIB1/2meteorologicaldatafromvariouscentersaroundtheworld

·Mapprojectionsfor1）polarstereographic,2）Lambert-Conformal,3）Mercatorand4）latitude-longitude

·Nesting

·User-interfacestoinputotherstaticdataaswellasmetdata

这个程序的主要用于实时数值模拟。

其中包括：

1）定义模拟区域；2）插值地形数据（如地势，土地类型，以及土壤类型）到模拟区域；3）从其他模式结果中细致网格以及插值气象数据到此模拟区域。

它的主要特点包括：

GRIB1/2格式全球格点气象数据

地图投影有1）极地投影，2）兰伯特-保角投影，3）麦卡托投影以及4）经纬度投影嵌套

由用户接口输入其他数据及met数据

WRF-Var

Thisprogramisoptional,butcanbeusedtoingestobservationsintotheinterpolatedanalysescreatedbyWPS.ItcanalsobeusedtoupdateWRFmodel'sinitialconditionwhenWRFmodelisrunincyclingmode.Itsmainfeaturesareasfollows.

·    Itisbasedonincrementalvariationaldataassimilationtechnique

·    Conjugategradientmethodisutilizedtominimizedthecostfunctioninanalysiscontrolvariablespace

·    Analysisisperformedonun-staggeredArakawaA-grid

·    AnalysisincrementsareinterpolatedtostaggeredArakawaC-gridanditgetsaddedtothebackground（firstguess）togetfinalanalysisatWRF-modelgrid

·    ConventionalobservationdatainputmaybesuppliedbothinASCIIor“PREPBUFR”formatvia“obsproc”utility

·    Multipleradardata（reflectivity&radialvelocity）inputissuppliedthroughASCIIformat

·    Horizontalcomponentofthebackground（firstguess）errorisrepresentedviarecursivefilter（forregional）orpowerspectrum（forglobal）.Theverticalcomponentisappliedthroughprojectionsonclimatologicallygeneratedaveragedeigenvectorsanditscorrespondingeigenvalues

·    Horizontalandverticalbackgrounderrorsarenon-separable.Eacheigenvectorhasitsownhorizontalclimatologicallydeterminedlengthscale

·    PreconditioningofbackgroundpartofthecostfunctionisdoneviacontrolvariabletransformUdefinedasB=UUT

·    Itincludes“gen_be”utilitytogeneratetheclimatologicalbackgrounderrorcovarianceestimateviatheNMC-methodorensembleperturbations

·    AutilityprogramtoupdateWRFboundaryconditionfileafterWRF-Var 

该程序是可选择的，但可用于将观测数据融入到WPS所产生的插值分析中。

它还可以在WRF模式处在循环模式运行时，用于更新WRF模式的初始条件.它的主要特点如下：

它是基于增量变分数据同化技术上而产生出来的

在分析控制变量空间,用共轭梯度法最小化成本函数

非交错的ArakawaA网格分析

增量分析插值到ArakawaC网格,以及附加到背景场（第一猜测场）以得到WRF模式格点的最终分析

通过使用“obsproc”工具,可以输入ASCII或者“PREPEUFR”格式的常规观测数据

复合雷达数据（反射率与雷达速度）以ASCII格式输入

背景场（初估计场）的水平分量误差通过递归滤波器（区域范围）或能量谱（全球范围）表现。

垂直分量则通过气候学的平均特征向量以及其对应的