Ideal 2D hill 理想二维钟形山体方案 Ideal 2D grav 理想二维重力波方案
美国ARW模式系统简介———汤浩, 贾丽红25 新疆气象2006 年第29 卷第6 期
垂直坐标地形追随质量坐标地形追随高度 守恒性质量、动量、标量没有考虑
时间积分3rd oder Runge- Kutta 蛙跃格式 平滑抑制不需要4 阶平滑 典型时间步长6×!X 3×!X 运行时间相当 ARW MM5
平流计算5th order upwind 2nd order centered 6th orde centered
Eta)微物理方案(水汽、云水)、WSM6类冰雹方案、Thompson冰 雹方案、NCEP 3类简单冰方案(水汽、云/冰和雨/雪) ( 将放 弃) 、NCEP 5类方案(水汽、雨、雪、云水和冰)( 将放弃) 。 表3 ARW与MM5动力框架的对比
长波辐射方案, 目前的有效选择为: 不采用长波辐射方 案、rrtm 方案、GFDL (Eta) 长波方案(semi- supported)。 短波辐射方案, 目前的有效选择为: 不采用短波辐射方
案、Dudhia 方案、Goddard 短波方案、GFDL (Eta) 短波方案 (semi- supported)。
近地面层(surface- layer)方案, 目前的有效选择为: 不采
用近地面层方案、Monin- Obukhov 方案、MYJ Monin- Obukhov 方案(仅用于MYJ 边界层方案)。
陆面过程方案, 目前的有效选择为: 不采用陆面过程方
案、热量扩散方案、Noah陆面过程方案、RUC 陆面过程方案。 边界层方案, 目前的有效选择为: 不采用边界层方案、
YSU 方案、Eta Mellor- Yamada- Janjic TKE (湍流动能) 方案、 MRF 方案( 将放弃) 。
积云参数化方案, 目前的有效选择为: 不采用积云参数
化方案、浅对流Kain- Fritsch (newEta)方案、Betts-Miller- Janjic 方案、Grell- Devenyi 集合方案、老Kain- Fritsch 方案。
3.2.3 ARW的3DVAR
3DVAR (Variational Data Assimilation System)是与ARW模
式配套的3维变分分析系统。基础版本于2003年7月发布, 升级 版本于2004年5月发布(WRF- Var V2.0)。研究版本于2005年8 月发布(WRF- Var V2.1)。高级版本拟于2006年发布, 但截止目 前仍未发布。
研究版本的3DVAR具有如下特点: 分析时刻的背景场能 更好的应用非天气图定时观测于3DVAR中, 具有同化雷达反
射率的能力, 具有全球3DVAR分析的能力, 灵活选择控制变 量, 可以统计估算本区域的背景误差, 统一3DVAR 与WRV2.1 版的框架,为WRF的4DVAR做准备。
WRF 3DVAR 的一些参数配置是通过系统配置文件给入
的。这里包括定义分析的时间、格点维数的大小、水平与垂直分 辨率、观测资料类型的选取与使用、背景误差系数的调整、变量 尺度因子的控制、极小化迭代次数的控制、控制变量的选择等 等[2]。
3.2.4 ARW的嵌套
ARW自V2.0起实现了嵌套, 可以进行灵活的单向、双向、
移动嵌套, 嵌套层数可达9层, 嵌套区域可达99个。初始化程序 能适应格点数很大的区域,WRF SI GUI使得用户可以非常方 便的实现嵌套区域的设置, 同MM5相比有了较大的改进。 通过shell、Perl等语言编写的程序使用real.exe依次处理 WRF SI的结果, 得到边界和输入条件, 最后运行wrf model完 成指定的模拟。
关于模式系统动力框架、物理方案、3DVAR更详尽的说明 将另文给出, 在此仅作一般性介绍。
3.3 ARW的后处理
ARW的输出结果为NetCDF格式, 使用模式系统提供的
后处理工具可以将NetCDF数据转为RIP4、GrADS、NCL、Vis5D 等数据格式, 使用相应的浏览工具就可以实现预报结果的可 视化。 4 结语
我国新疆气象局于2005年引进了SGI Altix350高性能计算机 ( 32颗1.5G Intel Itanium2 64位CPU,64G内存, Ifort编译器, MPI 并行方式) , 目前已经完成了ARW的移植, 实现了双向三重嵌 套方案的试验运行, 初始为AVN格式的GriB数据, 正在积极的 进行本地化的工作。
ARW模式系统是美国气象界联合开发的新一代中尺度
预报模式和同化系统, 重点考虑从云尺度到天气尺度等重要 天气的预报, 水平分辨率重点考虑1～10km, 模式采用高度模 块化、并行化和分层设计技术, 集成了迄今为止在中尺度方面 的研究成果。模拟和实时预报试验表明, ARW模式系统在预报 各种天气中都具有较好的性能, 具有广阔的应用前景。由于 NCAR已经宣布停止对MM5的升级, 因此可以预计目前我国广 泛开展的对MM5模式的研究应用, 将逐渐转到ARW上来, 为 我国精细化天气预报和中小尺度灾害性天气的预报、服务和 研究提供有效的工具。