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WRF模式

(2014-04-28 21:02:47)
标签:

文化

分类: WRF
WRF模式简介
WRF模式是以美国国家研究中心(NCAR)、美国环境预测中心(NCEP)等美国的科研机构为中心开发的新一代中尺度天气预报模式和同化系统。WRF模式系统具有可移植、易维护、可扩充、高效率、方便等诸多特性。由于该模式集成了过去几十年所有中尺度模式研究的成果,在数值计算、模式框架、程序优化等方面才用了当前最为成熟和最优化的技术,因此,世界上大多数国家选用该模式作为中尺度预报模式应用业务和科研。WRF模式在天气预报、大气化学、区域气候、数值模拟研究等领域有着广泛的应用。
WRF模式特点:1、适合于全球各地,灵活的设置选择
主要包括:(1)四种地图投影可以任选:极射赤面投影,兰伯特正形圆锥投影以及麦卡托投影,经纬度投影嵌套。(2)持不同的真实纬度(3)供分辨率可变的地形高度和地表分类资料,其中包括最新的全球30度S(约0.925km)的地形资料和全球30度S植被数据。(4)可在区域以及全球应用(5)完整的科氏力以及曲率的条件。(6)带有多重嵌套和嵌套层次的双向嵌套(7)地形追随质量坐标。(8)垂直格距可随高度变化而变化。
2、是一个完全可压的、非静力模式
控制方程组都是写为通量形式。模式的动力框架有三个不同的方案。前两个方案都采用时间分裂显示方案来解动力方程组,而模式中垂直高频波的求解采用隐式方案买其他的波动则采用显式方案。这两种方案的最大区别在于它们所采用的垂直坐标的不同,他们分别是几何高度坐标和质量(静力气压)坐标。第三种模式框架方案是采用半隐式半拉格朗日方案来求解动力方程组。这种方案的优点是能采用比前两种模式框架方案更大的时间步长。
3、资料输入
根据需要,可以方便的耦合到全球模式GCM或其他模式;也可用其他模式如Eta、MM5、AVN输出的标准格点数据格式或作为客观分析的初始场,或作为侧边界条件,也可以根据自己的需求输入EAR40,T213,T106等资料。
4、采用了成熟和新的物理参数化方案
模式加入了最新发展的一些物理过程参数化方案,如辐射、边界层、对流、次网格湍流扩散以及微物理等过程的参数化方案。由于WRF模式的模拟重点是1-10km的中小尺度系统,因此,WRF包含了一套适合分辨率在1-10km的大气物理参数化方案。二阶到六阶平流选项(水平和垂直),单项传输以及正定平流选项的水汽、动量、TKE。分时小步长的声波以及重力波模式。完整的物理选项包括:陆面、行星边界层、大气与地表辐射、微物理与积云对流、光谱分析、重力波拖拽等
5、新的积分方案和网格形式
WRF模式是一个完全可压的非静力模式,控制方程组都写为通量形式、水平网格格式采用Arakawa C 格点,时间积分采用四阶Runge-Kutta时间积分方案、小步长水平显式,垂直隐式、辐射阻尼等选项。
6、后处理
该部分包括了:RIP、NCL、NCARG,Grads以及Vis5D等图形生成工具和语言。
WRF模式使用Fortran语言编写,复合和调用了C++,全程用Perl脚本和Shell脚本控制调用。所有的变量都必须通过参数列表传给子程序。模块技术的运用很好地解决了程序直接的接口问题。为了让用户能够尽量少的涉及WRF模式其他部分源代码的情况下,容易的在WRF模式中实现自己的方案设计。
7、可在多操作平台、不同UNIX、Linux环境下运行。

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