數(shù)值天氣預(yù)報(bào)實(shí)習(xí)

1、標(biāo)準(zhǔn)文案數(shù)值天氣預(yù)報(bào)實(shí)習(xí)題目：正壓原始方程模式實(shí)習(xí)報(bào)告院系: XXXX學(xué)院 .專(zhuān)業(yè)年級(jí)： XXXX專(zhuān)業(yè) .班 級(jí)： XXXX 級(jí)X班 . 姓 名：步留情 .大全一、實(shí)習(xí)目的與要求通過(guò)正壓原始方程模式的實(shí)習(xí),加深理解該章所學(xué)的根本內(nèi)容；掌握當(dāng)今制作數(shù)值天 氣預(yù)報(bào)的一般方法和主要步驟；并在數(shù)值計(jì)算、編制程序和上機(jī)操作等方面得到進(jìn)一步練習(xí).以1973年4月29日08時(shí)北京時(shí)我國(guó)東北、華北地區(qū)500百帕等壓面位勢(shì)高度場(chǎng)及 地轉(zhuǎn)風(fēng)場(chǎng)作為初值,采用固定的水平側(cè)邊界條件,應(yīng)用正壓原始方程二次守恒平流格式的模 式,制作未來(lái)24小時(shí)有限區(qū)域500百帕位勢(shì)高度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)的預(yù)報(bào),并寫(xiě)一份實(shí)習(xí)報(bào)告.二、模式的主要計(jì)算框

2、圖三、實(shí)習(xí)任務(wù)編寫(xiě)2個(gè)子程序：五點(diǎn)平滑子程序、地轉(zhuǎn)風(fēng)初值子程序先編寫(xiě)五點(diǎn)平滑的子程序,在保證能夠得到正確結(jié)果的前提下,再去編寫(xiě)地轉(zhuǎn)風(fēng)初值的子程序.所用公式：FixjFj,jS Fi 1,j4Fj,j i Fjjj尸-豐鷺4個(gè)數(shù)值試驗(yàn):fid ar兩個(gè)子程序編寫(xiě)完成并保證正確的前提下,還需要做1只做正平滑和做正逆平滑的比照試驗(yàn)；2地轉(zhuǎn)風(fēng)子程序中不同差分格式的數(shù)值試驗(yàn)；3是否做邊界平滑和內(nèi)點(diǎn)平滑的數(shù)值試驗(yàn)；4是否做時(shí)間平滑的數(shù)值試驗(yàn).四、實(shí)習(xí)程序(自己編制的子程序) 地轉(zhuǎn)風(fēng)初值的子程序subrout ine cgw(ua,va,za,rm,f,d, m,n)dimension ua(m,n),va

3、(m,n),za(m,n),rm(m,n),f(m,n) do i=1,m ua(i,1)=-rm(i,1)/f(i,1)*9.8/d*(za(i,2)-za(i,1) ua(i, n)=-rm(i, n)/f(i, n) *9.8/d*(za(i, n)-za(i, n-1) do j=2, n-1ua(i,j)=-rm(i,j)/f(i,j)*9.8/2/d*(za(i,j+1)-za(i,j-1) end doend dodoj=1, nva(1,j)=rm(1,j)/f(1,j)*9.8/d*(za(2,j)-za(1,j) va(m,j)=rm(m,j)/f(m,j)*9.8/d*(

4、za(m,j)-za(m-1,j) do i=2,m-1va(i,j)=rm(i,j)/f(i,j)*9.8/2/d*(za(i+1,j)-za(i-1,j) end doend doreturnendl=2為執(zhí)行正逆平滑區(qū)域內(nèi)5點(diǎn)平滑(正逆平滑)的子程序,1=1為只執(zhí)行正平滑,subrouti ne ssip(a,w,s, m,n,l)dimension a(m,n),w(m,n)do 10 i=2,m-1do 10 j=2, n-110 w(i,j)=a(i,j)+s*0.25*(a(i-1,j)+a(i+1,j)+a(i,j-1)+a(i,j+1)-4*a(i,j) a(2:m-1,2:

5、 n-1)=w(2:m-1,2: n-1)if(l=2) thendo 20 i=2,m-1do 20 j=2, n-120 w(i,j)=a(i,j)-s*0.25*(a(i-1,j)+a(i+1,j)+a(i,j-1)+a(i,j+1)-4*a(i,j) a(2:m-1,2: n-1)=w(2:m-1,2: n-1)end ifreturnend ctl文件：DSET H:shuzhishixiduizhaoh.grdTITLE 500hpa heightUNDEF -9990.0XDEF 20 LINEAR 85 3.5YDEF 16 LINEAR 32.5 2.5ZDEF 1 li n

6、ear 1 1TDEF 2 LINEAR 00Z29 apr1973 24hrVARS 1h 0 99 500ENDVARS繪圖gs文件'rei nit''open h:shuzhishixiduizhaoHUV.CTL''open h:shuzhishixishiya n1HUV.CTL''open h:shuzhishixishiya n2houHUV.CTL''open h:shuzhishixishiya n2qia nHUV.CTL''open h:shuzhishixishiya n2wuHUV

7、.CTL''open h:shuzhishixishiya n3bsHUV.CTL''open h:shuzhishixishiya n3nbn sHUV.CTL''open h:shuzhishixishiya n3n sHUV.CTL''open h:shuzhishixishiya n4HUV.CTL''set ccolor 1''set cstyle 1''set cthick 6''d h.1(t=1)''printim H:shuzhish

8、ixiduizhao1.png white''c''set ccolor 1''set cstyle 1''set cthick 6''d h.1(t=2)''printim H:shuzhishixiduizhao2.png white''c''set ccolor 1''set cstyle 1''set cthick 6''d h.1(t=1)''set ccolor 1''set

9、cstyle 6''set cthick 5''d h.1(t=2)''printim H:shuzhishixiduizhao1-2.png white''c'i=2while(i<10)'set gxout con tour''set ccolor 1''set cstyle 1''set cthick 6''d h.'i'(t=2)''printim H:shuzhishixi'i'.png

10、white''set ccolor 1''set cstyle 6''set cthick 5''d h.1(t=2)''printim H:shuzhishixi'i'-duizhao.png white''c''set gxout shaded''d abs(h.'i'(t=2)-h.1(t=2)''cbar 1.0 O''set gxout con tour''set ccolor

11、1''set cstyle 1''set cthick 6''d h.'i'(t=2)''printim H:shuzhishixi'i'wucha-duizhao.png white''c'i=i+1en dwhile'set fwrite h:shuzhishixiwucha.grd'i=2while(i<10)'set gxout fwrite''d aave(abs(h.'i'(t=2)-h.1(t=2),

12、lo n=85,lo n=155,lat=32.5,lat=72.5)'i=i+1en dwhile'disable fwrite''rei nit'讀取fwrite 的f90程序program wuchagrdreal wucha(8)ope n(1,file='H:shuzhishixiwucha.grd',form='bi nary') read(1)wuchaclose(1)prin t*,wuchaend五、結(jié)果圖形及其分析 初始場(chǎng)圖8 辰 9EE 帖 E 1001105EUSE 12t12 巫 門(mén)瞧 135E

13、WOE USE 150E預(yù)報(bào)結(jié)果圖8 站ODE 35EIQQE 105E HQf I15E I20E I2SE 11QE 1J6E WOE H5E呻 OE的歲衛(wèi)葉I脳與初始場(chǎng)之間的比照?qǐng)D實(shí)線(xiàn)初始場(chǎng),點(diǎn)劃線(xiàn)為預(yù)報(bào)場(chǎng)7：N6-N-b5M5C N45N3zN-ODE 35ElOOf 105E HQfI15E I20E I2£ 口吃 13E HOE H5E 1&0E的生衛(wèi)LVI4i從圖上可以看出,系統(tǒng)整體的在東移.式I用-旳-141川計(jì)*29日鄂霍次克海西安有一個(gè)低壓中央,強(qiáng)度在5250左右,貝加爾湖以北有低槽,貝加爾湖位于槽前.30日預(yù)報(bào)場(chǎng),東邊的低壓中央向東移動(dòng)大約5度,到達(dá)鄂霍

14、次克海上空,并且中央強(qiáng)度增強(qiáng),下降到5200左右,貝加爾湖槽向南、向東移動(dòng),貝加爾湖位于槽后.貝湖槽的移動(dòng)可能會(huì)引起冷空氣南下.實(shí)驗(yàn)圖與預(yù)報(bào)場(chǎng)之間差值絕對(duì)值的分布圖陰影填色局部為差值大小實(shí)驗(yàn)場(chǎng)減對(duì)照?qǐng)鰧?shí)線(xiàn)為實(shí)驗(yàn)預(yù)報(bào)圖,長(zhǎng)虛線(xiàn)為對(duì)照?qǐng)D1只做正平滑和做正逆平滑的比照試驗(yàn)；只做正平滑(KNS5E QDE tS. _ 1001 'OR I10E USE 12 雋 IJ5E HOE 135E14£145E150E-1S 一 S-S 05101520 IS 5035 斗.MJSi DULA/llKS由1圖可知,整體偏差不大,在槽脊處的差值相對(duì)較大.最大差值絕對(duì)值到達(dá)50位勢(shì)米.特點(diǎn)一：在

15、氣旋性曲率處相對(duì)正逆平滑的結(jié)果而言要大,反氣旋性曲率處相對(duì)正逆平滑的結(jié)果而言要小.這說(shuō)明正逆平滑對(duì)長(zhǎng)波振幅的衰減比只做一次正平滑得對(duì)長(zhǎng)波整幅的衰 減要小.特點(diǎn)二：而且在圖中可以看出,波長(zhǎng)較長(zhǎng)的波的振幅差異不是很大,波長(zhǎng)在2倍格距5個(gè)經(jīng)度到8倍格距20個(gè)經(jīng)度之間的波的振幅差異就比擬大了.上述兩個(gè)特點(diǎn)符合響應(yīng)函數(shù)的圖像特征2地轉(zhuǎn)風(fēng)子程序中不同差分格式的數(shù)值試驗(yàn)；1內(nèi)點(diǎn)全部用后差格式計(jì)算丿Jloq合卻勺欣JLMICCS2OI6-D8-I8-Wiie、內(nèi)點(diǎn)全部用前差格式計(jì)算b:NIDON5350O9E訥乞薊I麼MiC1 血 E盅 IE1+SCE-S>-fiO-40-20: 2040joid-的3

16、、次外層點(diǎn)用中央差格式計(jì)算,內(nèi)層點(diǎn)用四階精度的五點(diǎn)差分格式計(jì)算.k ni n£IS heGE IS Oei«. RE Jme由2) 1、2圖可以看出由后差格式與前差格式得出的初始風(fēng)場(chǎng)作出的預(yù)報(bào)場(chǎng)與對(duì)照?qǐng)鲋?間的差距還是比擬明顯的,后差在-40到+100之間,前差在-100到+40之間,而五點(diǎn)差分格式得出的初始風(fēng)場(chǎng)作出的預(yù)報(bào)場(chǎng)與對(duì)照?qǐng)鲋g的差距幾乎為零.可以看出后差與前差的結(jié)果中,由于精度不高,截?cái)嗾`差較大,激發(fā)了許多快波,在邊界處尤其明顯. 值得一提的是,后差、前差分別與對(duì)照?qǐng)龅牟钪?在空間上的分布相當(dāng)一 致,在數(shù)值上,在對(duì)應(yīng)格點(diǎn)的絕對(duì)值大小幾乎相同,符號(hào)相反.由四階精度的

17、五點(diǎn)差分方案作出的初值場(chǎng)得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與二階精度的中央差格式的 得出的對(duì)照?qǐng)鼋Y(jié)果可以說(shuō)是完全一樣,說(shuō)明在風(fēng)場(chǎng)初始化方面,二階精度的差分格式已經(jīng)足夠了.3) 是否做邊界平滑和內(nèi)點(diǎn)平滑的數(shù)值試驗(yàn)；1、只做邊界平滑,不做內(nèi)點(diǎn)平滑2、不做內(nèi)點(diǎn)平滑也不做邊界平滑上5呦9LE3511QE1I5E25E1KE廣! WhT |和匠10丘O沖12BE-150-123-50-53-3003060901203、只做內(nèi)點(diǎn)平滑,不做邊界平滑一-加-100 -BD -EO -40-20 D 2D +0 SO SO從3) 1、2、3的圖可以看出,不做內(nèi)點(diǎn)平滑的影響相對(duì)較小,不做邊界平滑那么影響非 常大.內(nèi)點(diǎn)平滑是為了濾除短

18、波波動(dòng),抑制計(jì)算解增長(zhǎng),從3)1、的圖可以看出,不做內(nèi)點(diǎn)平滑,對(duì)整體環(huán)流形勢(shì)影響較小,但差值陰影圖中會(huì)有布滿(mǎn)全圖的相互之間間隔5五個(gè)經(jīng)緯度的小塊正負(fù)值區(qū)域,且正值區(qū)與負(fù)值區(qū)相間分布,相鄰的正負(fù)值區(qū)域數(shù)值的絕對(duì)值很 接近.越靠近途中央,正負(fù)值區(qū)數(shù)值的絕對(duì)值大小越大.從3) 2、3可以看出,僅僅不做邊界平滑,由固定邊界條件引起的邊界點(diǎn)與內(nèi)點(diǎn)之間的要素梯度對(duì)結(jié)果的影響非常大,激發(fā)的快波振幅較大,數(shù)量較多,差值分布從-120到+80都有.不做邊界平滑也不做內(nèi)點(diǎn)平滑得出的結(jié)果與僅僅不做邊界平滑得出的結(jié)果相似,在差值大小向上,邊界、內(nèi)點(diǎn)平滑都不做的結(jié)果更大一些,從-150到+120.4) 是否做時(shí)間平滑的數(shù)值試驗(yàn).不做時(shí)間平滑-D -203E312 IS時(shí)間平滑的目的是阻尼高頻振蕩,抑制計(jì)算解增長(zhǎng),從4)圖可以看出,不做時(shí)間平滑,對(duì)整體形勢(shì)影響較小,差值分布從-9到+15.各個(gè)實(shí)驗(yàn)的 差值/差值絕對(duì)值 以面積為權(quán)重的平均結(jié)果單位：位勢(shì)米1只做正平滑和做正逆平滑的比照試驗(yàn)；0.7436748/5.1711942地轉(zhuǎn)風(fēng)子程序中不同差分格式的數(shù)值試驗(yàn)；1 、內(nèi)點(diǎn)全部用后插格式計(jì)算5.635431/17.058542、內(nèi)點(diǎn)全部用前插格式計(jì)算-5.526467/17.963093 、次外層點(diǎn)用中央差格式計(jì)算,內(nèi)層點(diǎn)用四階精度的