数值天气预报系统GRAPES的科学设计与应用

序

前言

第1章 GRAPES资料变分同化系统的科学设计与试验

1.1 引言

1.2 三维变分同化系统框架的理论设计与理想试验

1.3 同化系统中的观测算子

1.4 背景误差的统计与模型

1.5 非静力模式变量同化

1.6 同化-预报循环方案的设计

1.7 台风相关的特殊技术问题

1.8 三维变分初步试验结果分析

1.9 四维变分同化系统的发展与试验

1.10 小结

参考文献

本章附录 全球三维变分谱滤波算子的向量和矩阵表示

第2章 GRAPES模式动力框架理论设计与试验

2.1 引言

2.2 基本方程组

2.3 时间离散方案

2.4 空间离散方案

2.5 离散化的模式方程组

2.6 边界条件的设置

2.7 有限区域模式的理想场试验

参考文献

本章附录 赫姆霍兹方程的GCR解法

第3章 模式的物理过程

3.1 引言

3.2 云和降水过程

3.3 辐射过程

3.4 边界层过程

3.5 陆面过程

3.6 地形重力波

3.7 物理过程程序结构设计及相互关系

3.8 物理过程的优选试验

3.9 本章小结

参考文献

第4章 软件体系结构和并行处理

4.1 引言

4.2 软件体系结构

4.3 程序模块化编程规范

4.4 模式并行处理

参考文献

第5章 中尺度数值预报系统GRAPES_Meso

5.1 GRAPES_Meso系统构成

5.2 GRAPES_Meso实际资料试验

5.3 结束语

参考文献

第6章 全球数值预报系统GRAPES-Global

6.1 引言

6.2 全球资料同化系统及试验

6.3 GRAPES全球动力模式框架与理想试验

6.4 GRAPES全球模式试验系统

6.5 总结与讨论

参考文献

第7章 基于GRAPES的数值预报业务

7.1 引言

7.2 中国区域降水预报系统

7.3 台风数值预报系统GRAPES_TCM

7.4 华南／热带气象数值预报系统GRAPES_TMM

7.5 业务运行小结

7.6 在其他方面的应用

第8章 总结与展望

8.1 GRAPES系统梗概

8.2 GRAPES反映了我国数值预报科学水平的提高

8.3 GRAPES的进一步发展

8.4 数值预报未来发展展望

附录

附录A GRAPES使用指南

附录B GRAPES 3 维变分程序结构

附录C GRAPES模式程序结构

附录D GRAPES的解释应用

附录E GRAPES结果到MICAPS的转换程序

本书为国家“十五”科技攻关重点项目研究成果。全书详细叙述了数值天气预报系统的科学设计方案及其在实际数值预报业务与研究中的应用，内容包括资料变分同化系统、一体化模式动力框架、模式的物理过程、模式的并行计算的科学方案，以及所建立的区域中尺度与全球预报系统的结构和在国家级与区域级业务数值预报中心运行的结果，并将本系统移植与运行中的关键技术问题作为本书的附录，供系统应用者参考。本书主要读者对象为在地球科学领域从事天气、气候、海洋等数值模式、资料同化与数值模拟研究的科学工作者，气象业务部门从事天气预报业务与技术开发的科技人员，计算机科学领域从事并行运算方法研究与技术开发的科技人员，以及高等院校相关学科领域的教师与研究生。