平流過程是大氣運動的基本過程。模式中平流計算的好壞直接關(guān)系著模式的預(yù)報效果。目前我國Global/Regional Assimilation PrEdiction System (GRAPES)模式采用傳統(tǒng)的三次拉格朗日插值的半拉格朗日平流方案(簡稱“SL_CL”方案)來處理平流問題。盡管SL_CL方案與半隱式時間差分方法相結(jié)合可以使模式采用較長的積分時間步長，減少模式預(yù)報計算時間，但是其本身在保形性和計算精度方面仍然存在不足。本文在相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，提出了一種改進的半拉格朗日平流方案，以方案的保形性和計算精度為研究重點，期望提高GRAPES模式中半拉格朗日平流方案的計算效果。 本文首先對Reich(2007)提出的一種半拉格朗日平流方案(簡稱“R2007”方案)進行分析，發(fā)現(xiàn)在非均勻網(wǎng)格條件下，R2007方案中的拉格朗日質(zhì)點與歐拉格點之間在進行映射計算時，若考慮網(wǎng)格面積因子，會對最終的插值計算帶來負面影響。在此基礎(chǔ)上，本文對R2007方案作進一步測試和改進，提出了一種改進的保形高精度半拉格朗日平流方案(簡稱“Re_R2007...

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【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 論文研究的對象
    1.2 論文研究的主要內(nèi)容
        1.2.1 研究理論背景及創(chuàng)新性
        1.2.2 研究目的及必要性
    1.3 論文結(jié)構(gòu)安排
第二章 三次拉格朗日插值的半拉格朗日平流方案
    2.1 半拉格朗日方法
    2.2 拉格朗日軌跡的計算
    2.3 三次拉格朗日插值
    2.4 本章小結(jié)
第三章 改進的保形高精度半拉格朗日平流方案
    3.1 R2007 半拉格朗日平流方案
        3.1.1 插值函數(shù)的選取
        3.1.2 映射質(zhì)點網(wǎng)格( Remapped Particle Mesh )方法
        3.1.3 擬插值方法
        3.1.4 R2007 方案的求解步驟
    3.2 改進的保形高精度平流方案
        3.2.1 針對 R2007 方案的測試
        3.2.2 改進的保形高精度半拉格朗日平流方案的求解步驟
    3.3 本章小結(jié)
第四章 理想試驗及結(jié)果分析
    4.1 平面均勻網(wǎng)格下的理想試驗
        4.1.1 一維正弦波試驗
        4.1.2 二維 Cosine Bell 試驗
    4.2 球面非均勻網(wǎng)格下的二維剛體平流試驗
    4.3 球面非均勻網(wǎng)格下的三維剛體平流試驗
    4.4 本章小結(jié)
第五章 改進的保形高精度半拉格朗日平流方案在 GRAPES 全球模式中的初步實現(xiàn)
    5.1 GRAPES 全球模式中平流過程的處理方法
        5.1.1 模式中大氣運動方程的線性化處理
        5.1.2 半隱式 - 半拉格朗日時間差分方案
        5.1.3 模式中相關(guān)子程序的調(diào)用
    5.2 基于改進的保形高精度半拉格朗日平流方案的模式程序修改
    5.3 改進的保形高精度半拉格朗日平流方案基于 GRAPES 全球模式的理想試驗
        5.3.1 平衡流試驗
        5.3.2 越極地氣流試驗
        5.3.3 Rossby
Haurtiz 試驗
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 理想試驗初步結(jié)論
    6.2 目前存在的問題及展望
參考文獻
致謝
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本文編號：3826608