应用样条插值提高GRAPES模式物理过程反馈精度.pdfVIP

第25卷第2期 应用气象学报 V01．25，NO．2 OFAPPI，IEDMETEOROLC)GICALSCIENCE March2014 2014年3月 JOURNAL 21l 苏勇，沈学顺，张倩，等．应用样条插值提高GRAPES模式物理过程反馈精度．应用气象学报，2014，25(2)：202 应用样条插值提高GRAPES模式物理过程反馈精度 苏 勇¨2邛’ 沈学顺3n 张 倩们 刘俊杰∞ ”(中国气象科学研究院，北京100081)2’(南京信息工程大学大气科学学院，南京210044) ”(中国气象局数值预报中心，北京100081)4’(中国气象局气象宣传与科普中心，北京100081) ”(南京信息工程大学水文气象学院，南京210044) 摘 要 AssimilationandPrEdiction GRAPES(Global／Regional System)模式动力框架中垂直方向变量的跳层没置采 用Charney—Phillips分布，在整层上进行位温、水物质的计算，物理过程中在半层上对其进行处理。这样在 GRAPES模式中，进人物理过程之前和物理过程计算完毕之后，都要采用线性插值进行整层和半层之间物理量的 转换。由于线性插值精度欠佳，为提高上述反馈过程的精度，并保证水物质的正定性，该研究引入样条插值，并在 水物质的插值过程中进行保单调处理，有效减小了位温场、水物质场的预报偏差，并提升了模式的综合预报性能。 关键词：GRAPES模式；线性插值；样条插值；单调 引 言 Lorenz跳层设置[7J，但前者的缺点是物理过程与动 力模式之间的耦合比较复杂，如前所述，需要引入垂 GRAPES模式1。朝的垂直坐标采用地形高度追直方向整层与半层之间的相互插值。 随坐标H]，在垂直方向离散过程中，动力框架∞刚中 国际上各大预报中心的天气模式，物理过程部 分变量置于模式面的半层，动力框架部分则采用 变量分布采用Charney—Phillips跳层分布，j，垂直 速度、位温、水物质放置在模式预报面的整层，水平 o 少。英国气象局的原统一模式[1…、加拿大气象局的 速度和无量纲气压放在模式面的半层；物理过程¨。9 GEM(GlobalEnvironmental 中所有变量都在模式面的半层。在模式垂直分层的 Multiscale)模式[11]、 ofResearchto 设计中，为了满足中心差分计算的需要并更好地表 法国气象局AROME(Application at 示边界层内的物理过程，采用不均匀分层的设计，在 OperationsMseoscale)计划发展的非静力模 近地面边界层，模式分层较密，而在模式大气的中高 式[1“、中国科学院大气物理研究所发展的AREM (AdvancedEta—coordinate 层分层较为稀疏。 Regional Model)模