大气数值模式及模拟

序

前言

第一章 大气数值模式概论

1.1 数值模拟的思想

1.2 原始方程组、全球模式、区域模式和非静力模式

1.3 中尺度模式及流体非静力模式

1.4 滤波及滤波技术

1.5 关于模式的几个概念

1.6 天气的可预报性、集合预报和季节到年际预报

第二章 大气运动基本方程组

2.1 旋转坐标系中的大气运动基本方程

2.2 几种坐标系中的大气基本方程组

2.3 大气基本模式方程组的垂直坐标变换

2.4 气候模式的基本方程组

第三章 数值计算方案

3.1 微分方程的差分化

3.2 时间积分方案

3.3 空间差分格式与大气中有关物理过程

3.4 平流方程的差分格式及误差分析

3.5 非线性方程的计算稳定性

第四章 初始条件与边界条件

4.1 初始条件及初始化

4.2 边界条件

4.3 集合预报

第五章 原始方程模式

5.1 正压大气模式

5.2 斜压大气的模式方程组及其积分性质

5.3 斜压模式方程的空间差分格式

5.4 斜压原始方程模式的数值解法

第六章 原始方程谱模式

6.1 球面谱模式的展开函数和因变量的选择

6.2 任意函数的球谐函数及其性质

6.3 谱展开中的波数截断

6.4 原始方程谱模式

6.5 基本变量和谱展开式

6.6 截谱方程和谱倾向值的计算

6.7 垂直方向上的离散化

6.8 时间积分方案

第七章 模式物理过程参数化

7.1 次网格尺度过程和雷诺平均

7.2 辐射参数化

7.3 云微物理过程参数化

7.4 湿热力过程和积云对流参数化

7.5 大尺度凝结过程

7.6 对流参数化方案

第八章 边界层模式及其参数化

8.1 大气边界层中的次网格过程

8.2 边界层参数化处理方法

8.3 边界层模式

8.4 边界层过程及其参数化方案

8.5 陆面过程及其参数化方案

第九章 资料同化基础

9.1 引言

9.2 函数拟合

9.3 逐步订正法

9.4 最优插值法

9.5 变分法

9.6 大气资料的三维变分同化方法

9.7 大气资料的四维变分同化方法

9.8 观测资料及其质量控制

第十章 几种数值模式及模拟试验举例

10.1 WRF模式及数值试验

10.2 雷达资料同化及其个例

10.3 RegCM模式及数值试验

10.4 LSM模式及数值试验

10.5 GCM模式及数值试验

附录A 有关地图投影的基础知识

附录B 球谐函数及连带勒让德函数的有关知识

参考文献

《大气数值模式及模拟》系统讲述大气数值模式及其模拟的原理和方法。《大气数值模式及模拟》的内容包括：大气数值模式的基本概念；大气数值模式设计的基本方程和动力框架；初、边界条件的类型和给定方法；大气边界层及其陆面参数化方案；大气辐射、湿物理过程的处理方案；较新的资料同化方法等，最后给出了几种最新的大气模式、陆面模式的模拟试验和资料同化的个例，并简介了新版中尺度模式wRF的基本特点。《大气数值模式及模拟》可作为大专院校大气科学及相关专业的本科生和研究生教材，也可作为大气科学专业及相关领域的科研人员的科研参考书。