η坐标系下假不可压大气模式动力框架改进OA北大核心CSTPCD

发展高分辨区域中尺度天气预报模式是改进暴雨落区预报的一个重要途径。区域中尺度模式空间分辨率达到100 m,对当前计算资源提出了严峻挑战。一种可行的解决方案是发展滤除声波的模式替代全弹性模式。滤除声波的模式可以使用较大的时间步长积分,能显著提高积分效率。作者在2018年利用一种声波滤除理论——假不可压理论,初步在地形追随质量坐标系(η坐标系)下建立了假不可压模式。数值试验表明模式的结果是合理可信的,然而关键问题是没有滤除声波。本文改进了假不可压模式,建立新的假不可压模式干动力框架。新动力框架控制方程的关键改进是使用椭圆方程求解扰动气压,理论上保证了声波的滤除。新动力框架的时间积分方案更简洁,不使用时步分裂算法。对比改进的假不可压模式和WRF(Weather Research and Forecasting)模式的干热泡对流数值试验结果,发现假不可压模式获得了与WRF模式相似的动力场和热力场分布,且模拟的气压扰动时间序列平滑,说明声波已被滤除,相比2018版本的假不可压模式,这是较大的改进。