本發(fā)明涉及垂直切變基流地形重力波參數(shù)化，具體涉及一種數(shù)值模式垂直切變基流地形重力波參數(shù)化評估方法。

背景技術(shù)：

1、我國地形幅員遼闊，海陸邊界錯綜交錯，復(fù)雜多變的地形對我國乃至東亞大陸的天氣氣候都會產(chǎn)生重要的影響。由于中小尺度的地形重力波不能被數(shù)值天氣預(yù)報(numerical?weather?prediction,nwp)和大氣環(huán)流模式(general?circulation?models,gcms)完全解析，因此它們對大氣環(huán)流的影響只能通過地形重力波參數(shù)化來描述。

2、然而由于缺乏觀測以及不準(zhǔn)確的理論假設(shè)，數(shù)值模式中現(xiàn)有的地形重力波拖曳參數(shù)化方案對波動量傳輸?shù)谋碚鞑⒉煌晟?，其不?zhǔn)確的表示也是大氣環(huán)流模擬出現(xiàn)系統(tǒng)性偏差的重要來源。例如目前數(shù)值模式中的地形重力波拖曳參數(shù)化方案都是基于定常基流假設(shè)(背景風(fēng)場不隨高度發(fā)生變化，即如圖2所示)，忽略了實際大氣環(huán)境垂直風(fēng)切變(包括風(fēng)向和風(fēng)速切變，如圖3所示)對波源以及動量傳輸?shù)挠绊憽Ｒ虼擞斜匾?shù)值模式中考慮垂直切變效應(yīng)的地形重力波拖曳參數(shù)化新方案，從而提高數(shù)值模式在復(fù)雜地形下的模擬能力和預(yù)報水平。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種數(shù)值模式垂直切變基流地形重力波參數(shù)化評估方法，以解決數(shù)值模式中現(xiàn)有的地形重力波參數(shù)化方案都是基于定?；骷僭O(shè)，忽略了實際大氣的環(huán)境垂直風(fēng)切變，導(dǎo)致大氣環(huán)流模擬出現(xiàn)系統(tǒng)性偏差的技術(shù)問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種數(shù)值模式垂直切變基流地形重力波參數(shù)化評估方法，包括以下步驟：

3、步驟s1，計算定?；飨聟⒖紝由系牡匦沃亓Σ▌恿客縟0；

4、步驟s2，計算垂直切變效應(yīng)對參考層地形重力波動量通量的修正項；

5、步驟s3，在參考層之上，波動量通量逐層向上垂直傳播，進(jìn)行如下步驟處理：

6、步驟s3.1，假設(shè)地形重力波若未滿足波飽和，波動量通量大小不變繼續(xù)垂直上傳，即上層的波動量通量等于下層的波動量通量di+1＝di，由此來計算模式上層波的振幅(hd)i，利用(hd)i求取修正后的理查森數(shù)rim；

7、步驟s3.2，依據(jù)波飽和假設(shè)理論，當(dāng)rim≥0.25未滿足波飽和條件時，地形重力波在該層不會發(fā)生波破碎，該層d持不變；當(dāng)滿足rim<0.25時，地形重力波達(dá)到飽和且在該層發(fā)生破碎，d減小，部分能量損失直至恢復(fù)到臨界飽和點，以rim＝0.25計算臨界振幅hd，利用該臨界振幅，進(jìn)一步計算該層剩余波動量通量d；

8、步驟s3.3，重復(fù)步驟s3.1～s3.2計算模式各層的波動量通量，直至di＝0或者模式層頂；

9、步驟s3.4通過對每一層總波動量通量進(jìn)行梯度計算，計算波拖曳對風(fēng)場的變化趨勢；

10、步驟s4，在數(shù)值模式中進(jìn)行在線測試以及模式結(jié)果評估檢驗。

11、本發(fā)明的有益效果是：

12、本發(fā)明的數(shù)值模式垂直切變基流地形重力波參數(shù)化評估方法通過垂直切變基流地形重力波解析解，研發(fā)了數(shù)值模式中的考慮垂直切變效應(yīng)的地形重力波參數(shù)化新方案，能夠表征垂直切變效應(yīng)，從而更好地刻畫數(shù)值模式中地形重力波動量通量的分布；通過考慮垂直切變效應(yīng)，從而能夠更好地刻畫大尺度環(huán)流場的基本特征，進(jìn)一步提高數(shù)值模式的模擬效果。

技術(shù)特征：

1.一種數(shù)值模式垂直切變基流地形重力波參數(shù)化評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)值模式垂直切變基流地形重力波參數(shù)化評估方法，其特征在于，

3.如權(quán)利要求2所述的數(shù)值模式垂直切變基流地形重力波參數(shù)化評估方法，其特征在于，

4.如權(quán)利要求3所述的數(shù)值模式垂直切變基流地形重力波參數(shù)化評估方法，其特征在于，

5.如權(quán)利要求4所述的數(shù)值模式垂直切變基流地形重力波參數(shù)化評估方法，其特征在于，

6.如權(quán)利要求5所述的數(shù)值模式垂直切變基流地形重力波參數(shù)化評估方法，其特征在于，

7.如權(quán)利要求6所述的數(shù)值模式垂直切變基流地形重力波參數(shù)化評估方法，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及垂直切變基流地形重力波參數(shù)化，具體涉及一種數(shù)值模式垂直切變基流地形重力波參數(shù)化評估方法。本發(fā)明的數(shù)值模式垂直切變基流地形重力波參數(shù)化評估方法通過垂直切變基流地形重力波解析解，研發(fā)了數(shù)值模式中的考慮垂直切變效應(yīng)的地形重力波參數(shù)化新方案，能夠表征垂直切變效應(yīng)，從而更好地刻畫數(shù)值模式中地形重力波動量通量的分布；通過考慮垂直切變效應(yīng)，從而能夠更好地刻畫大尺度環(huán)流場的基本特征，進(jìn)一步提高數(shù)值模式的模擬效果。

技術(shù)研發(fā)人員：張蓉蓉,莊園,黃宗慈,李特,丁志成,高麗波,范子琪,陸偉,徐昕
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇省氣象臺
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10