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基于立方球网格的多矩非静力大气动力框架
陈春刚
西安交通大学 力学系
报告汇报了基于多矩局地高精度算法和准均匀球面网格发展高分辨率大气数值模式的研究进展。 随着全球大气模式分辨率的不断提高,传统经纬网格的极区问题日益凸显,采用准均匀球面网格发展新一代大气数值模式成为当前的发展趋势。基于多矩思想发展的数值格式具有局地空间重构特性,便于在复杂网格系统上发展高精度数值模型,通过引入积分平均值作为约束条件可以保证算法守恒性,且在并行可扩展性方面存在本质优势。因此,我们结合多矩算法及准均匀球面网格开展了高分辨率全球大气数值模拟算法研究。 我们采用多矩有限体积法发展了全球非静力大气动力框架。水平网格采用分块结构化的立方球网格,垂直坐标为高度地形追随坐标。定义两类物理量点值作为模型自由度,发展了具有四阶收敛精度的离散算法,并通过坐标投影应用于全球数值模型。时间积分采用基于显式-隐式龙格-库塔(IMEX Runge-Kutta)方法的水平显式-垂直隐式(HEVI)时间推进方案。完成了DCMIP标准测试算例数值试验,仿真结果证实了所发展动力框架具有较高的模拟性能。基于此框架,正在研发用于精细化预报的高分辨率数值天气模式。