数值预报ch1.ppt

《数值天气预报》 多媒体课件 邵海燕 南京信息工程大学大气科学学院;引 言; 众所周知，大气运动遵循一定的物理规律，受流体力学及热力学方程组的支配。然而，由于描述大气运动的大气运动方程组是非常复杂的，而且是高度非线性的。因此，很难得到大气运动方程组的解析解(精确解)，而数值计算的方法则为大气运动方程组的求解提供了一个新的途径。近年来，这一研究领域逐渐发展成了大气科学研究中的一个重要学科，这就是数值天气预报。;1、传统的预报方法;●动力气象学理论的发展 动力气象---发展、演变规律---严谨的数学问题； 已知状态---未知状态。;● 挪威气象学家Bjerknes(1904)--数值预报思想； ●英国数学家Richardson(1916-1918)--数值预报尝试； 1人—64000天—24小时预报 ● Courant等CFL判据—计算的稳定性问题（1928）； ● 40年代，Rossby——长波理论； 苏联的基别尔--准地转理论； ● Charney—尺度分析理论—方程简化； ● Charney，Neumann (1950) 24小时天气形势预报； ● Phllips (1956)建立了第一个大气环流模式； ●计算机技术、数值技术方法的发展 (50年代后)，数值模式有 了快速发展；;● 60-70年代-至今数值模式飞速发展。;数值模式的先驱们经过了一个世纪赋有挑战性的创新工作，奠定了现代数值模式发展的基础。;● AGCM（全球大气环流模式） ● OGCM （全球海洋环流模式） ●气候模式 ●气候系统模式(CSM) ●中长期天气预报模式 ●短期天气预报模式 ●中小尺度天气预报模式 ●业务预报模式;四、学习数值天气预报的主要目的;五、教学内容及其初步安排;1、旋转参考系中的基本方程组 2、球坐标、局地直角坐标、P坐标系下的方程组 3、σ坐标系下的基本方程组 4、数值模式分类;大气运动遵循基本的物理规律：描写其动力和热力状态的变化，并支配其动力和热力状态的变化。;一、旋转参考系下大气运动的基本方程组;2、连续方程;3、状态方程;4、热力学方程;非绝热加热项;5、水汽方程;大气运动的闭合方程组;二、球坐标系下的大气运动方程组;球坐标系的大气运动方程组：;三、局地直角坐标系下的大气运动方程组;其中： ;四、p 坐标系下的大气运动方程组;二、p 坐标系中的大气运动方程组;五、?坐标系下的大气运动方程组;;六、数值模式的分类;斜压原始方程模式 （考虑热力过程） （多层）;第一章小结