2025年汪澜动力气象资料真题 习题.pdfVIP

勿以恶小而为之，勿以善小而不为。——刘备

2025年真题：

五、请说出物理过程参数化、模式初始化的大概内容。(10分)

初始化：

(1)用原始方程模式作预报时，由于观测或分析资料的误差导致风场和气压场的不平衡，初始

资料和数值模式之间的不平衡，直接采用未经任何处理的观测值或分析值作为模式的初始场，

容易导致高频振荡，产生计算不稳定。

因此，需要对模式的初值进行处理，即称为模式的初始化”

(2)模式常用的初始化方法包括：静力初始化、动力初始化和变化初始化三种。

物理过程参数化：

(1)为了提高预报的确率，往往要在数值天气预报模式中引入一些影响大气运动的重要物

理过程，而这些过程基本上属于次网格过程，很难用显式的方法在模式中表示出来。通常把上述

次网格的物理过程，通过大尺度的物理量来描述它们的统计效应，并作为某些物理量的源或汇

包含在大尺度运动方程组中，这种方总统称为“参数化”的方法。

(2)模式的物理过程参数化的主要内容包括：辐射传输、水汽凝结、边界层的处理(湍流对

热量、动量和水汽的输送等)、地形作用等等。

六、离散化常用的两种方法，并分析其优缺点。(10分)

离散化方法：有限差分方法即格点法，和谱方法。(详见P82顶上一段话)

比较：

谱模式的优点主要表现为以下几点：

(1)对空间微商的计算精确，从而使得用谱方法估计的位相速度比一般差分法估计的要

准确；

(2)对于二次型的非线性项的计算，消除了非线性混淆现象，可避免由此引起的计算不

稳定；

(3)用谱方法展开求解球坐标下的控制方程组，不需要像有限差分法那样，对球面网格

中的极点做特殊处理，因而特别适合于全球或半球模式。尤其三角形截断的球谐函数展开式，可

以得到在整个球面均匀的水平分辨率，这是网格点法难以完全做到的；

(4)在谱模式中易于应用半隐式时间积分方案，其计算比网格点简单，可节省计算时间；

(5)谱方法能自动并彻底地滤去短波，效果比一般差分法中用平滑算子要好；

(6)由于在全球模式中通常选择球谐函数作为谱展开式的基函数，而球谐函数正好是球

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面上的Laplace算子的特征函数，所以在模式中计算Vp(p为正整数)型的水平扩散项非常方便。

基于同样的理由，用谱方法解泊松(Poisstrn)方程或赫姆霍兹方程也特别方便，不需进行迭代。

谱方法缺点主要有：

(1)运算量和存储量均较大，对于计算机的存贮和数据交换要求较高。特别当模式的水

平分辨率提高时，谱方法的计算量比格点法增加得更快。

(2)对分布连续性较差的物理量，容易发生吉布斯现象，需要较大的谱分量才能表示;

(3)当m^O时，在高纬度连带勒让德函数的值很小，用球谐函数展开地形高度，误差较

大：

(4)制作有限区域或套网格预报，不如差分法灵活方便。

七、写出对平流方程进行时间、空间前差的差分方程，并讨论其稳定性。(15分)

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UiUiH/+1H;

答：（l）差分方程：~+c~=0；（5分）

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老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志。——唐·王勃