IAP21层大气环流模式

上篇 21层大气环流模式的设计第1章 引言 1

1.1 模式设计思想的演变 1

1.2 谱模式与格点模式 2

1.3 格点模式的网格设计 3

1.4 模式的数值计算方法 4

1.5 模式设计对性能的影响 4

第2章 模式的动力学框架 7

2.1 动力方程组的变形 7

2.2 空间差分方案 11

2.3 水汽方程的变形及数值差分 16

2.4 时间积分方案 18

2.5 平滑与滤波 18

2.6 模式干绝热动力学框架的检验 20

2.7 模式干绝热动力学框架的特色 20

第3章 模式地表边界条件 21

3.1 海陆轮廓、地形高度和次网格地形偏差 21

3.2 土壤及地表要素 22

3.3 海温及海冰 23

3.4 地表粗糙度 24

3.5 地表发射率及反照率 24

第4章 边界层物理过程 26

4.1 垂直涡旋扩散 26

4.2 Brunt－Vaisala频率的计算 28

4.3 浅积云对流过程 29

4.4 近地面气温和水汽的计算 33

4.5 地表动量、水汽、热量的总体湍流输送系数及稳定度 34

4.6 雪量的预报 35

4.7 地面温度的预报 36

4.8 近地面层风的计算 36

4.9 纯水面过程的参数化 37

4.10 永久性海冰和陆冰面过程的参数化 38

4.11 陆面过程的参数化 39

第5章 水平扩散方案 46

5.1 扩散方程 46

5.2 具体离散化方案 46

第6章 降水过程 48

6.1 干绝热对流调整过程 48

6.2 湿绝热对流调整 49

6.3 大尺度蒸发与凝结调整 50

6.4 Arakawa－Schubert积云对流参数化 53

第7章 辐射过程 62

7.1 云的参数化 62

7.2 红外辐射 65

7.3 太阳辐射参数化 77

7.4 模式中的辐射加热计算 83

第8章 模式的操作运行 84

8.1 模式的编译及运行环境 84

8.2 模式的初始准备 85

8.3 模式的后处理 89

下篇 IAP 21层大气环流模式的气候模拟第9章 引言 95

9.1 物理过程的协调性 95

9.2 当前大气环流模式的模拟现状及主要成就 96

9.3 模式的效能检验与分析 99

9.4 本篇安排 99

第10章 时间积分方案的分析 101

10.1 增长率分析 101

10.2 波速比分析 104

10.3 小结 105

第11章 模式干绝热动力学框架的检验 107

11.1 波型检验 107

11.2 能量检验 111

11.3 波速分析 112

11.4 小结 114

第12章 大气质量场、温度场和降水场的模拟分析 115

12.1 全球大气质量场的分布模拟 115

12.2 全球大气温度场的模拟 122

12.3 与降水场有关量的模拟分析 126

12.4 小结 140

第13章 大气环流统计特征和辐射加热场的模拟分析 142

13.1 平均纬圈环流模拟 142

13.2 平均经圈环流模拟 148

13.3 流函数与速度势函数 151

13.4 大气辐射加热的模拟 160

13.5 小结 166

第14章 模式物理过程动力热力作用分析 167

14.1 云辐射强迫效果 167

14.2 模式物理过程对温度场的调整分析 180

14.3 模式物理过程对水汽场的调整分析 189

14.4 模式物理过程对风场的调整分析 195

14.5 小结 198

第15章 总结及展望 200

15.1 总结 200

15.2 展望 203

参考文献 206

附录 IAP 21层大气环流模式安装运行指南 211