Недетерминированный метод учета влажности в модели краткосрочного прогноза метеорологических величин

• Автор: Фомин, Виталий Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 138 c. : ил

ОПОШЛЕНИЕ

ГЛАВА. I. Теоретические аспекты прогноза влажности

1.1. График Смагоринского. Получение соотношений типа Смагоринского теоретическим путем.

1.2. Диагностический расчет балла облачности

1.3. Вопросы крупномасштабного описания эволюции влаги

в моделях прогноза метеоэлементов. ,...••••••

1.4. Турбулентный обмен и глубокая конвекция

ГЛАВА 2. Модель прогноза метеоэлементов, учитывавшая

эволюцию влаги и ее численная реализация

2.1. Уравнения модели. Граничные и начальные условия*

2.2. Метод расщепления. Конечно-разностная сеть, . ,

2.3. Расчет фазовых переходов •.•••.••••••.••
ГЛАВА 3. Параметризация глубокой конвекции в моделях
прогноза и крупномасштабной циркуляции
3.1. Модификация схемы влажноконвективного приспособления Курихарн
3.2. Исследование сходимости схемы впажноконвективного приспособления
ГЛАВА 4. Численные эксперименты. Анализ результатов
.4*1. Оптимизация параметров, определяющих эволюцию влаги
4.2. Результаты испытания модели на данных банка Д$Т-6
4.3. Результаты испытания модели.на данных банка ПГЗП . . . II9
Заключение
Литература

Эволюция влажности является важнейшей составной частью. динамики и термодинамики атмосферы* С влажностью связано выделение скрытой теплоты, явление глубокой конвекции, выпадение осадков. Наличие информации о поле влажности позволяет определить облачность (вид, высоту, толщину), положение фронтальных зон [72] . Однако, основное значение влажности состоит во взаимодействии поля длинноволновой и коротковолновой радиации с динамикой крупномасштабных атмосферных процессов, где поле влажности выступает важным посредником.
Поле влажности более изменчиво, чем поля геопотенциала, горизонтальных компонентов вектора скорости ветра и температуры за счет различных факторов (испарение, конденсация).
Конечно-разностная сеть, приспособленная для описания крупномасштабных процессов, оказывается малопригодной для описания эволюции влаги. Численные схемы прогноза метеоэлементов и модели общей циркуляции, построенные без учета этих особенностей влажностных процессов, дают недостаточно хорошие оценки прогноза влажности и неточно описывают влияние влажности на другие метеоэлементы [4, 14, 20, 21, 36, 40, 48, 57, 78] •
Так из работы £3б] следует, что включение в прогностическую , модель таких недиабатических факторов, как: глубокая конвекция турбулентный обмен, взаимодействие свободной атмосферы с пограничным слоем (модель поверхностного трения), фазовые переходы, приток тепла за счет радиации не улучшают прогноз геопотенциала ни на одной из изобарических поверхностей. Такие результаты нельзя считать удовлетворительными, ибо из работ [27]

и др.) по исследованию влияния пограничного слоя на свободную атмосферу известно, что учет этого эффекта приводит к существенному улучшению оценок прогноза на уровнях 1000, 850 мбар. (приблизительно на 10% при трехсуточном прогнозе). Следовательно, остальные эффекты, включенные в модель прогноза [Зб], компенсируют те проценты, которые дает включение пограничного слоя.
Проблема улучшения качества прогноза за счет включения в модель влажностных процессов не однопланова. Сюда включаются как вопрос осреднения мелкомасштабных фпуктаций влажности, так и вопрос расчета вертикальных токов. Последний вопрос в литературе обсуждался неоднократно. Для поля вертикального компонента скорости характерна, так же как и для поля влажности, большая изменчивость, 0 вертикальных токах мы будем говорить и далее, однако, основной целью данного труда является вопрос описания мелкомасштабных флуктаций влажности, т.е. за~-дача параметризации процессов подсеточного масштаба, 0,необходимости такой параметризации говорилось в работе [17] . Там же была предпринята попытка объяснить некоторые корреляционные связи, которые могли бы быть использованы для параметризации влажностных процессов, В работах [13, 75, 76, 83[) также обсуждались недостатки методов расчета влажности в различных физических процессах. Так, в работе [75] было предложено при расчете радиации для оптических масс ввести функции распределения и в дальнейшем уравнения трансформации радиационного потока осреднять в соответствии о принятой статистической гипотезой,
В сущности, условие наличия фазовых превращений при значе-

1, 7Ґ'
..•V
Т£т -•х—•
Рис. 2.1 основная и вспомогательная сеть.