零侧边界通量方案在CMA-MESO模式中的应用

P456.7; 在全球或区域数值模式中实现水汽等水物质的守恒或收支平衡计算十分重要,缺乏质量守恒可能会导致虚假的水汽运动和过量的局部降水.目前我国的CMA-MESO模式中使用的平流方案是PRM(Piece-wise Rational Method)方案,尽管该方案有较高的精度和正定保形性以及能够在全球模式中做到守恒,但是在有限区域模式中由于侧边界的处理难以做到在有限区域模式中的守恒或收支平衡.为了解决模式平流方案在有限区域模式中的守恒问题,研究了一种新的简单且可忽略计算成本的有限区域模式半拉格朗日方案质量守恒的零侧边界通量方案(Zero Lateral Flux,ZLF)将其应用在CMA-ME...

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Published in热带气象学报 Vol. 40; no. 3; pp. 468 - 476
Main Authors 仇培宇, 沈学顺
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国气象局地球系统数值预报中心,北京 100081%中国气象局地球系统数值预报中心,北京 100081 2024
中国气象科学研究院,北京 100081
中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京 100081
Subjects
extreme rainstorms
有限区域守恒半拉格朗日方案
conserving semi-Lagrangian-based limited-area models
极端暴雨
中尺度模式
Zero Lateral Flux
conservation of water mass
水物质守恒
mesoscale model
零侧边界通量
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ISSN1004-4965
DOI10.16032/j.issn.1004-4965.2024.043

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Summary:P456.7; 在全球或区域数值模式中实现水汽等水物质的守恒或收支平衡计算十分重要,缺乏质量守恒可能会导致虚假的水汽运动和过量的局部降水.目前我国的CMA-MESO模式中使用的平流方案是PRM(Piece-wise Rational Method)方案,尽管该方案有较高的精度和正定保形性以及能够在全球模式中做到守恒,但是在有限区域模式中由于侧边界的处理难以做到在有限区域模式中的守恒或收支平衡.为了解决模式平流方案在有限区域模式中的守恒问题,研究了一种新的简单且可忽略计算成本的有限区域模式半拉格朗日方案质量守恒的零侧边界通量方案(Zero Lateral Flux,ZLF)将其应用在CMA-MESO模式中.研究先通过理想试验结果表明ZLF方案具有良好的守恒性和保形性,能够更好保持物理量场的分布和强间断物理量场的守恒.然后将该方案加入CMA-MESO模式中,通过实际个例预报试验和连续预报试验结果表明ZLF方案能够抑制高估的降水,减少虚假降水预报,显著改善降水落区预报.对于极端暴雨而言,ZLF方案对于降水量级和降水落区预报改善效果都非常显著.ZLF方案有效改进了CMA-MESO模式的水物质不守恒问题,提高了模式的降水预报效果.
ISSN:1004-4965
DOI:10.16032/j.issn.1004-4965.2024.043