wrf手册中文.docx
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wrf手册中文
Chapter1:
Overview
Introduction
TheAdvancedResearchWRF(ARW)modelingsystemhasbeenindevelopmentforthepastfewyears.ThecurrentreleaseisVersion3,availablesinceApril2008.TheARWisdesignedtobeaflexible,state-of-the-artatmosphericsimulationsystemthatisportableandefficientonavailableparallelcomputingplatforms.TheARWissuitableforuseinabroadrangeofapplicationsacrossscalesrangingfrommeterstothousandsofkilometers,including:
Idealizedsimulations.LES,convection,baroclinicwaves)
Parameterizationresearch
Dataassimilationresearch
Forecastresearch
Real-timeNWP
Coupled-modelapplications
Teaching
简介
AdvancedResearchWRF(ARW)模式系统在过去的数年中得到了发展。
最近公布了第三版,从2008年4月开始可供使用。
ARW是灵活的,最先进的大气模拟系统,它易移植,并且有效的应用于各种操作系统。
ARW适用于从米到成千上万公里尺度的各种天气系统的模拟,它的功能包括:
理想化模拟(如,LES,对流,斜压波)
参数化研究
数据同化研究
预报研究
实时数值天气预报
耦合模式应用
教学
TheMesoscaleandMicroscaleMeteorologyDivisionofNCARiscurrentlymaintainingandsupportingasubsetoftheoverallWRFcode(Version3)thatincludes:
WRFSoftwareFramework(WSF)
AdvancedResearchWRF(ARW)dynamicsolver,includingone-way,two-waynestingandmovingnest.
TheWRFPreprocessingSystem(WPS)
WRFVariationalDataAssimilation(WRF-Var)systemwhichcurrentlysupports3DVARcapability
NumerousphysicspackagescontributedbyWRFpartnersandtheresearchcommunity
Severalgraphicsprogramsandconversionprogramsforothergraphicstools
Andthesearethesubjectsofthisdocument.
TheWRFmodelingsystemsoftwareisinthepublicdomainandisfreelyavailableforcommunityuse.
NCAR的中尺度以及微尺度气象部门最近维护以及支持整个WRF(第三版)的代码的子集,其中包括:
WRF软件框架
AdvancedResearchWRF(ARW)动力求解方法,包括单向,双向嵌套以及移动嵌套
预处理系统
WRF多种数据同化系统(WRF-Var),该系统还支持3维同化能力
为WRF合作伙伴以及研究论坛提供的数值物理包.
一些画图程序和转换适合其他画图工具的程序
这也是本文档的主题。
WRF模式系统软件现在是公开以及免费使用的。
Asshowninthediagram,theWRFModelingSystemconsistsofthesemajorprograms:
TheWRFPreprocessingSystem(WPS)
WRF-Var
ARWsolver
Post-processing&Visualizationtools
如图所示,WRF模式系统包括如下的主要部分:
WRF预处理系统
WRF参数同化系统
ARW求解程序
后处理以及可视化工具
WPS
Thisprogramisusedprimarilyforreal-datasimulations.Itsfunctionsinclude1)definingsimulationdomains;2)interpolatingterrestrialdata(suchasterrain,landuse,andsoiltypes)tothesimulationdomain;and3)degribbingandinterpolatingmeteorologicaldatafromanothermodeltothissimulationdomain.Itsmainfeaturesinclude:
·GRIB1/2meteorologicaldatafromvariouscentersaroundtheworld
·Mapprojectionsfor1)polarstereographic,2)Lambert-Conformal,3)Mercatorand4)latitude-longitude
·Nesting
·User-interfacestoinputotherstaticdataaswellasmetdata
这个程序的主要用于实时数值模拟。
其中包括:
1)定义模拟区域;2)插值地形数据(如地势,土地类型,以及土壤类型)到模拟区域;3)从其他模式结果中细致网格以及插值气象数据到此模拟区域。
它的主要特点包括:
GRIB1/2格式全球格点气象数据
地图投影有1)极地投影,2)兰伯特-保角投影,3)麦卡托投影以及4)经纬度投影嵌套
由用户接口输入其他数据及met数据
WRF-Var
Thisprogramisoptional,butcanbeusedtoingestobservationsintotheinterpolatedanalysescreatedbyWPS.ItcanalsobeusedtoupdateWRFmodel'sinitialconditionwhenWRFmodelisrunincyclingmode.Itsmainfeaturesareasfollows.
· Itisbasedonincrementalvariationaldataassimilationtechnique
· Conjugategradientmethodisutilizedtominimizedthecostfunctioninanalysiscontrolvariablespace
· Analysisisperformedonun-staggeredArakawaA-grid
· AnalysisincrementsareinterpolatedtostaggeredArakawaC-gridanditgetsaddedtothebackground(firstguess)togetfinalanalysisatWRF-modelgrid
· ConventionalobservationdatainputmaybesuppliedbothinASCIIor“PREPBUFR”formatvia“obsproc”utility
· Multipleradardata(reflectivity&radialvelocity)inputissuppliedthroughASCIIformat
· Horizontalcomponentofthebackground(firstguess)errorisrepresentedviarecursivefilter(forregional)orpowerspectrum(forglobal).Theverticalcomponentisappliedthroughprojectionsonclimatologicallygeneratedaveragedeigenvectorsanditscorrespondingeigenvalues
· Horizontalandverticalbackgrounderrorsarenon-separable.Eacheigenvectorhasitsownhorizontalclimatologicallydeterminedlengthscale
· PreconditioningofbackgroundpartofthecostfunctionisdoneviacontrolvariabletransformUdefinedasB=UUT
· Itincludes“gen_be”utilitytogeneratetheclimatologicalbackgrounderrorcovarianceestimateviatheNMC-methodorensembleperturbations
· AutilityprogramtoupdateWRFboundaryconditionfileafterWRF-Var
该程序是可选择的,但可用于将观测数据融入到WPS所产生的插值分析中。
它还可以在WRF模式处在循环模式运行时,用于更新WRF模式的初始条件.它的主要特点如下:
它是基于增量变分数据同化技术上而产生出来的
在分析控制变量空间,用共轭梯度法最小化成本函数
非交错的ArakawaA网格分析
增量分析插值到ArakawaC网格,以及附加到背景场(第一猜测场)以得到WRF模式格点的最终分析
通过使用“obsproc”工具,可以输入ASCII或者“PREPEUFR”格式的常规观测数据
复合雷达数据(反射率与雷达速度)以ASCII格式输入
背景场(初估计场)的水平分量误差通过递归滤波器(区域范围)或能量谱(全球范围)表现。
垂直分量则通过气候学的平均特征向量以及其对应的
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