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GRAPES模式动力框架的长期积分特征

胡江林 沈学顺 张红亮 杨学胜 王盘兴

胡江林, 沈学顺, 张红亮, 等. GRAPES模式动力框架的长期积分特征. 应用气象学报, 2007, 18(3): 276-284..
引用本文: 胡江林, 沈学顺, 张红亮, 等. GRAPES模式动力框架的长期积分特征. 应用气象学报, 2007, 18(3): 276-284.
Hu Jianglin, Shen Xueshun, Zhang Hongliang, et al. Characteristics of GRAPES dynamical core in long term integration. J Appl Meteor Sci, 2007, 18(3): 276-284.
Citation: Hu Jianglin, Shen Xueshun, Zhang Hongliang, et al. Characteristics of GRAPES dynamical core in long term integration. J Appl Meteor Sci, 2007, 18(3): 276-284.

GRAPES模式动力框架的长期积分特征

资助项目: 

国家“十五”科技攻关课题 2004BA607B01

国家自然科学基金项目 40505023

国家自然科学基金项目 40675062

Characteristics of GRAPES Dynamical Core in Long Term Integration

  • 摘要: 通过考虑动量表面拖曳并利用牛顿松弛方法将温度松弛到纬向对称的温度场, 对GRAPES模式的动力框架进行了长期时间积分试验。通过统计分析其积分结果表明:GRAPES模式的动力框架可以模拟出大气环流的基本特征; 随着分辨率的提高, GRAPES模式动力框架的模拟结果显示出收敛的特性; 虽然GRAPES模式动力框架采用的是能量不守衡的半隐式半拉格朗日时间积分方案, 但长期时间积分试验表明其能量基本保持稳定。这些结果显示使用GRAPES模式动力框架作大气环流和气候研究的大气动力框架是可行的, 同时也为进一步改进GRAPES模式动力框架提供了线索和依据。
  • 图  1  平衡位温θeq (a) 和温度 (b) 随纬度和高度的分布 (单位:K)

    Fig. 1  The distributions of equilibrium potential temperature (a) and temperature (b) with latitude and air pressure (unit:K)

    图  2  1.25°×1.25°31层GRAPES动力框架长时间 (1000 d, 下同) 积分的纬向平均温度 (单位:K)(a), 纬向风速 (单位:m/s)(b) 和纬向平均的垂直速度 (单位:m/s)(c)

    Fig. 2  The averaged fields with 1000 d simulations produced by GRAPES dynamical core using the resolution of 1.25°×1.25°grid points and 31 levels (a) zonal mean temperature (unit:K), (b) mean zonal wind (unit:m/s), (c) zonal vertical speed (unit:m/s)

    图  3  1.25°×1.25°31层GRAPES动力框架长时间积分 (a) 纬向平均温度方差 (单位:K2), (b) 纬向风速方差 (单位:m2·s-2)

    Fig. 3  The eddy variance with 1000 d simulations produced by GRAPES dynamical core using the resolution of 1.25°×1.25°grid points and 31 levels (a) temperature (unit:K2), (b) zonal wind (unit:m2·s-2)

    图  4  1.25°×1.25°31层GRAPES模式动力框架长时间积分的物理量随时间变化 (a) 总能量, (b) 纬向风动量, (c) 单位质量的垂直速度动能 (全球平均)

    Fig. 4  The variables produced by the 1.25°×1.25°grid points and 31 levels GRAPES dynamical core with 1000 d simulation (a) general energy, (b) the zonal wind moment, (c) kinetic energy produced by vertical movement per unit mass (averaged by global)

    图  5  不同水平分辨率的GRAPES动力框架长时间积分纬向平均温度场 (单位:K)(a)2.5°×2.5°, (b)5.0°×5.0°

    Fig. 5  The zonal mean temperature averaged with 1000 d simulations produced by GRAPES dynamical core with varied horizontal resolutions (unit:K)(a)2.5°×2.5°, (b)5.0°×5.0°

    图  6  不同水平分辨率的GRAPES动力框架长时间积分纬向平均风速 (单位:m·s-1)(a)2.5°×2.5°, (b)5.0°×5.0°

    Fig. 6  Same as in Fig. 5 but for zonal wind (unit:m·s-1)(a)2.5°×2.5°, (b)5.0°×5.0°

    图  7  GRAPES动力框架长时间积分的纬向平均温度 (单位:K)(a) 和纬向平均风速 (单位:m/s)(b) 的对比 (非静力-静力)

    Fig. 7  The difference between nonhydrostatic and hydrostatic for zonal mean temperature (unit:K)(a) and wind (unit:m/s)(b) with 1000 d simulations produced by GRAPES dynamical core

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出版历程
  • 收稿日期:  2006-03-08
  • 修回日期:  2007-01-12
  • 刊出日期:  2007-06-30

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