1、中尺度氣象模擬Mesoscale Meteorological Modeling一、課程基本情況課程類別：專業任選課課程學分： 2 學分課程總學時：32 學時，其中講課： 16學時，實驗（含上機）： 16 學時課程性質：選修開課學期：第6學期先修課程： 大氣物理學、動力氣象、數值天氣預報、中尺度氣象學適用專業： 大氣科學專業教 材：中尺度氣象模擬，氣象出版社，R.A.Pielke，1990 開課單位： 大氣物理 學院 大氣物理系二、課程性質、教學目標和任務本課程的目的是提供中尺度數值模擬方面的概述性介紹，并對當前氣象業務應用中的中尺度數值預報模式WRF及其預報流程進行系統介紹。本課程教學任務包

2、括中小尺度大氣運動的特征、大氣運動基本方程組及中尺度簡化、中尺度模式的類型、坐標變換、行星邊界層參數化、平均輻射通量、濕熱力過程參數化、邊界條件和初始條件等主要內容。在課堂教學的基礎上，本課程還安排了中尺度模擬實例的上機試驗，培養學生對中尺度數值模式的直觀認識和動手能力。三、教學內容和要求1緒論（ 2 學時）（1）掌握中尺度天氣特征及數值預報的基本流程；（2）熟悉數值模式基本類型及應用范圍；（3）了解中尺度氣象學的主要研究方法；(4) 初步了解數值預報的發展簡史；重點：中尺度數值模擬特征和主要流程難點：數據同化和集合預報方法的概念及其在數值預報中的應用2. 地圖投影及模式求解方法（3學時）（1

3、）掌握地圖投影的基本概念；差分方法和有限元方法在數值求解中的作用；（2）熟悉隱式格式和顯式格式的差別以及中尺度氣象模擬中的選擇，差分方程的一致性、收斂性和線性穩定性；（3）理解不同地圖投影的差別及適用范圍；模式初值化和空間邊界條件；混淆誤差；非線性不穩定（4）了解模式診斷方程和非線性效應，譜方法在全球模式中的應用；重點：不同地區數值天氣模擬時投影方式的選取及誤差特征；中尺度模式動力框架難點：差分方法和有限元法的誤差增長機制3. 離散網格、資料處理與初始化（4學時）（1）掌握中尺度模擬過程區域設置、格距和邊界設置的原則（2）熟悉水平網格結構及在中尺度氣象模擬中的選擇（3）理解交錯網格和拉伸網格的

4、基本概念；資料同化的作用和變分方法重點：離散網格的概念；中尺度模式中格距和邊界方案的設定方案難點：CFL判據4. 中尺度模式中的參數化（5學時）（1）掌握參數化的基本概念及在模式中的作用，次網格尺度過程和雷諾平均、積云對流參數化在中尺度模式中的適用（2）熟悉行星邊界層參數化、積云對流參數化、輻射通量計算的基本過程（3）理解模式中輻射通量計算（4）了解多種積云對流參數化方案的差別重點：物理過程參數化方法的概念；積云對流和云微物理方法對降水模擬的影響難點：積云對流參數化方案的分類；輻射傳輸方案的計算流程5. 天氣研究和預報模式WRF（2學時）（1）掌握WRF模式整體框架及物理方案（2）熟悉模式動力

5、方程組及計算方案；（3）了解WRF模式在數值天氣預報、空氣質量預報和森林火災中的應用；重點：WRF模式不同物理方案及其適用性難點：模式計算方案6中尺度氣象模擬上機實習1地形誘發的中尺度系統模擬（6學時）（1）掌握Linux系統基本操作及WRF模式主要結構和運行方法（2）熟悉海陸風模擬試驗的流程及模式結果后處理，總結分析并完成實習報告；（3）了解模式中控制文件各參數的含義重點：Linux基本操作；模式namelist控制文件的含義難點：模擬區域設定和物理方案的選取7、中尺度氣象模擬上機實習2天氣尺度系統誘發的中尺度系統模擬（10學時）（1）掌握熱帶氣旋過程的路徑演變及天氣特征分析，利用WRF對其生命周期進行模擬；（2）熟悉模式輸出結果的處理方法及繪圖分析，完成實習報告；（3）了解模式模擬的不足及模擬誤差產生的可能原因；重點：嵌套方法在臺風模擬中的應用難點：模擬結果的后處理及誤差產生機制四、課程考核（1）作業等：作業： 3 次，課程論文： 0 篇；（2）考核方式：閉卷考試