Nhập môn kỹ thuật dự báo thời tiết số ĐHKHTN (ĐHQGHN)

Nhập môn kỹ thuật dự báo thời tiết số ĐHKHTN (ĐHQGHN)Nhập môn kỹ thuật dự báo thời tiết số ĐHKHTN (ĐHQGHN)Nhập môn kỹ thuật dự báo thời tiết số ĐHKHTN (ĐHQGHN)Nhập môn kỹ thuật dự báo thời tiết số ĐHKHTN (ĐHQGHN)Nhập môn kỹ thuật dự báo thời tiết số ĐHKHTN (ĐHQGHN)Nhập môn kỹ thuật dự báo thời tiết số ĐHKHTN (ĐHQGHN)Nhập môn kỹ thuật dự báo thời tiết số ĐHKHTN (ĐHQGHN)Nhập môn kỹ thuật dự báo thời tiết số ĐHKHTN (ĐHQGHN)Nhập môn kỹ thuật dự báo thời tiết số ĐHKHTN (ĐHQGHN)

Đại học quốc gia Hà nội Trường Đại học khoa học tự nhiên T N Krishnamurti & L Bounoua Nhập môn Kỹ thuật dự báo thời tiết số Người dịch: Kiều thị Xin Hà nội, 52002 Lời nói đầu Giáo trình Nhập môn Kỹ thuật dự báo thời tiết số hai tác giả T N Krishnamurti & L Bounoua viết cho lớp đào tạo Tổ chức Khí tượng giới Người tham gia lớp phần lớn sinh viên xuất sắc chuẩn bị tốt nghiệp Trong lần xuất tài liệu mở rộng cập nhật hoàn toàn nguồn số liệu mới, kết giải thích code nguồn trình bày chi tiết Các chương xếp logic theo trình tự phát triển dự báo số, trải rộng từ phương pháp sai phân hữu hạn đến tập động lực học nhiệt động lực học; cuối giới thiệu mô hình dự báo đơn giản Mỗi chương soạn thảo có tính hợp lý riêng Tuy vậy, để thuận tiện chương trình cần sử dụng chương khác tập hợp thư viện Fortran Kèm theo giáo trình này, phần mềm cho tất tập trích dẫn giáo trình biên tập riêng Phụ lục hay lưu giữ đĩa mềm Các đoạn mã nguồn tập số liệu mẫu giới thiệu giáo trình để minh hoạ số ví dụ Tuy nhiên, người sử dụng cần lưu ý không thiết phải nghiên cứu chi tiết hết trình bày sử dụng mã nguồn giáo trình Ngoài ra, phần mềm đồ hoạ thư viện Các mã nguồn viết ngôn ngữ Fortran chuẩn soạn thảo để chạy nhiều loại máy tính trạm (workstations) máy tính cá nhân Công trình biên soạn nhiều năm cộng tác nhiều nhà khoa học nhiều sinh viên thuộc Phòng thí nghiệm tính toán Đại học tổng hợp California, với nhiều nguồn tài trợ kinh phí khác Quỹ khoa học quốc gia (NSF), Hàng không Vũ trụ Quốc gia (NASA), Cơ quan nghiên cứu Hải quân (ONR) Cơ quan quản lý Khí quyểnĐại dương Quốc gia (NOAA) Giáo trình Nhập môn Kỹ thuật dự báo thời tiết số xuất năm 1996 Nhà xuất CRC Press,Inc., 2000 Corporate Blvd., N.W., Boca Raton, Florida 33431 Việt nam, Bộ môn Khí tượng, Trường ĐHTH Hà nội trước Trường ĐHKHTN thuộc ĐHGQ Hà nội nay, môn học chuyên nghành tương tự Dự báo thời tiết phương pháp số giảng dạy nhiều năm qua, chủ yếu dựa theo tài liệu giáo khoa Liên xô cũ, xuất từ năm 70 trước Trong lúc đó, với phát triển mạnh mẽ Khoa học máy tính Công nghệ viễn thông, chuyên nghành Dự báo thời tiếtkhí hậu phương pháp số phát triển cực mạnh giới khoảng 20 năm gần đây, lý thuyết áp dụng nghiệp vụ nước phát triển (Mỹ, Anh, Đức, Pháp, Nhật, ) áp dụng nghiệp vụ mô hình dự báo thời tiết , khí hậu toàn cầu cực đại, với độ phân giải ngang đến 0.5x 0.5 độ kinh vĩ 4050 mực theo chiều đứng , số có mô hình lồng khí đaị dương Lồng ghép vào mô hình toàn cầu mô hình khu vực có độ phân giải ngang đứng cao hơn, có khả dự báo thời tiết, khí hậu quy mô vừa tốt Phương pháp dự báo số hoàn toàn thống trị nhiều nước giới Để sinh viên, NCS, cán nghiên cứu tác nghiệp nước hiểu biết tiệm cận với loại mô hình đại công nghệ cao tiến tới áp dụng chúng, chuyên nghành Dự báo thời tiếtkhí hậu cần cập nhật giáo trình đại bổ sung làm tài liệu tham khảo giảng dạy bậc đại học sau đại học , đồng thời cần cập nhật mô hình dự báo công nghệ cao làm phương tiện nghiên cứu nhà trường áp dụng nghiệp vụ sản xuất Việc biên dịch giáo trình Nhập môn Kỹ thuật dự báo thời tiết số nhằm góp phần thực phần nhiệm vụ nêu Trong vài năm gần thử trích giới thiệu số phần giáo trình cho SV năm thứ 4, SV hệ cử nhân tài Ngành Khí tượng, Trường ĐHKHTNHN dạng chuyên đề hẹp Thực tế cho thấy, SV tiếp thu hiệu quả, sáng tạo lý thú Đối với SV ta nhiều nội dung giáo trình dùng làm công cụ tập nghiên cứu khoa học Người biên dịch hy vọng, giáo trình Nhập môn Kỹ thuật dự báo thời tiết số dùng làm tài liệu bổ ích giảng dạy môn Dự báo thời tiết khí hậu phương pháp số trường đại học Việt nam vào năm tới, tài liệu tham khảo lý thú cho cán nghiên cứu, tác nghiệp nghành Khí tượngThuỷ văn nghành khác quan tâm đến phương pháp dự báo số Người dịch xin chân thành cảm ơn TS Phan Văn Tân trao đổi góp nhiều ý kiến bổ ích trình dịch, CN Vũ Thanh Hằng CN Hoàng Thanh Vân góp nhiều công sức việc chế điện tử hoàn thiện dịch Người dịch Hà nội, 5-2002 Mục lục Chương Nhập môn Chương Các phương pháp sai phân hữu hạn .12 2.1 Hình thành sai phân hữu hạn 12 2.2 Đạo hàm bậc 12 2.3 Đạo hàm bậc hai 14 2.4 Toán tử Laplaxian 16 2.5 Toán tử Jacobian 21 2.6 Sai phân thời gian 25 Chương Tính chuyển động thẳng đứng 33 3.1 Tính tốc độ thẳng đứng từ số liệu gió phân bố không điều hòa không gian 34 3.2 Tốc độ thẳng đứng từ số liệu gió điều hòa không gian 42 3.3 Tốc độ thẳng đứng từ phương trình omega tựa địa chuyển 43 3.4 Phương trình omega cân phi tuyến đa mực 52 3.5 Các thuật toán số 58 Chương Xác định hàm dòng, tốc độ, Và độ cao địa vị từ trường gió 60 4.1 Phương pháp lỏng dần (relaxation method) 61 4.2 Phương pháp biến đổi Fourier 63 4.3 Độ cao địa vị từ trường gió 69 Chương Phân tích khách quan 74 5.1 5.2 5.3 5.4 Phương pháp Panofsky, gần đa thức 74 Phương pháp Cressman kỹ thuật hiệu chỉnh liên tiếp 76 Sơ đồ phân tích khách quan Barnes 81 Kỹ thuật nội suy tối ưu 87 Chương Những khái niệm vật lý 94 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 Biến đổi biến ẩm 95 Xác định mực ngưng kết nâng (LCL) 98 Profin đoạn nhiệt ẩm 101 Điều chỉnh đối lưu 102 Một mô hình mây đơn giản 108 Chương Đối lưu cumulus ngưng kết quy mô lớn 117 7.1 Đối lưu Cumulus 117 7.2 Sơ đồ tham số hoá Cumulus Arakawa- Shubert 126 7.3 Ngưng kết quy mô lớn 127 chương Lớp biên hành tinh 130 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 Tính toán khí động học Bulk đại dương lục địa 130 Tham số gồ ghề 131 Những thông lượng bề mặt từ lý thuyết tương tự 132 Độ cao lớp biên điều kiện bất ổn định 143 Độ cao lớp biên hành tinh điều kiện ổn định 145 Phân bố thẳng đứng thông lượng 146 Chương Vận chuyển xạ .149 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 Bức xạ sóng dài 149 Bức xạ sóng ngắn 152 Đặc điểm mây 154 Cân nhiệt xạ mặt đất 155 Mã nguồn (code) 156 Chương 10 Mô hình áp .160 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 Động lực học mô hình áp 161 Các tính chất dòng áp 162 Trao đổi lượng áp 163 Cấu trúc mô hình điều kiện biên 164 Thể thành phần bình lưu sơ đồ sai phân thời gian 165 Điều kiện ban đầu 165 Mô tả chương trình nguồn 165 Chương 11 Mô hình phương trình nguyên thuỷ mực 179 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 Động lực học mô hình phương trình nguyên thuỷ mực 179 Những đặc điểm mô hình phương trình nguyên thuỷ mực 180 Cấu trúc mô hình điều kiện biên 181 Giải số hạng bình lưu sơ đồ sai phân thời gian 181 Tính hàm ép buộc (forcing) 182 Ban đầu hoá mô hình phương trình nguyên thuỷ mực 183 Chương 12 Cơ sở liệu cho dự báo thời tiết số 190 12.1 Phân bố mưa từ xạ phát sóng dài 191 12.2 Tốc độ mưa vào SSM/I, tốc độ gió tổng mưa lỏng 194 12.3 Chỉ số thực vật chênh lệch chuẩn hoá 200 12.4 Độ phủ mây 201 chương 13 Những sản phẩm cảnh báo mô hình 202 13.1 Năng lượng thành phần biến đổi lượng 202 13.2 Tính quỹ đạo bốn chiều 206 Tài liệu tham khảo 214 Danh mục chương trình (Subroutines) 218 Chương Nhập môn Đây giáo trình nhập môn phương pháp luận dự báo thời tiết số Giáo trình viết cho trình độ sinh viên tài trước tốt nghiệp làm tốt nghiệp ngành Khí tượng Tài liệu trình bày giới hạn 13 chương với tư liệu thực tập học kỳ Thực tập synôp bổ ích cho sinh viên Giáo trình thích hợp cho cán khoa học muốn tự học môn Tài liệu xuất phát từ giáo trình đào tạo mà tác giả có kinh nghiệm viết cho Tổ chức Khí tượng giới (WMO) năm 1982, sinh viên cán khoa học từ nhiều Trung tâm nghiên cứu đào tạo giới quan tâm Văn sửa đổi nhiều, mở rộng đưa vào nhiều tập số liệu Văn đưa vào tập số liệu mẫu, kèm theo đĩa mềm với mã nguồn Giáo trình mở đầu việc giới thiệu hệ phương pháp sai phân hữu hạn, trình bày chương Trước hết kỹ thuật sai phân không gian, sơ đồ bậc hai bậc bốn, biểu diễn toán tử Laplaxian, Jacobian cách giải phương trình dạng Poisson Helmholtz Phần lớn chương dành cho mô tả khoảng biến đổi rộng phần lớn sơ đồ sai phân thời gian phổ biến nên dùng dự báo thời tiết số Điều kiện ổn định sơ đồ bàn đến chương Chương liệt kê số kỹ thuật tính tốc độ thẳng đứng Tốc độ thẳng đứng biến khí tượng không thám sát được; phần lớn trường hợp xác định kèm theo tính phân kỳ gió ngang Độ thiếu xác nhỏ đo đạc gió ngang gây sai số lớn việc xác định tốc độ thẳng đứng Hiểu biết phương pháp tính tốc độ thẳng đứng vấn đề quan trọng Chương mô tả hai phương pháp mạnh phổ biến để tính hàm dòng tốc độ, kỹ thuật lỏng dần (relaxation) kỹ thuật biến đổi Fourier giới thiệu mối quan hệ áp gió Không giống vùng ôn đới nơi ép buộc địa chuyển quan trọng, vùng nhiệt đới gió không gió địa chuyển nên phải khảo sát số quan hệ gọi cân Quan hệ giải áp suất cho trường gió Chương cho thấy trường áp rút từ định luật cân tuyến tính phi tuyến nào? Chương viết phân tích khách quan, chương giới thiệu phương pháp phân tích số liệu gần đúng, từ đa thức đơn giản đến nội suy tối ưu Chúng minh họa số liệu thô phân tích vào mảng nút lưới Các trình vật lý thực quan trọng tiến triển thời tiết Chương đưa vào khái niệm vật lý gắn liền với dự báo thời tiết số Về bản, chương đề cập đến việc sử dụng biến ẩm khí tượng với số thuật toán mô tả khía cạnh tính toán giới thiệu số nguyên tắc tính ổn định Chương giới thiệu mô hình đối lưu đơn giản minh họa tiến triển lực điều khiển khí khô nhiệt Mô hình ví dụ mở đầu mô hình hoá đối lưu Bài toán tổng hợp tham số hoá đối lưu giới thiệu chương Một vài sơ đồ chung xác định tốc độ mưa phát sinh từ đối lưu cumulus giới thiệu Chương có tiết giới thiệu ngưng kết quy mô lớn Lớp biên hành tinh thành phần quan trọng cần mô hình hoá Trong chương giới thiệu biện pháp tốt để mô hình hóa thông lượng động lượng, nhiệt ẩm từ bề mặt (cả đất biển) Chương trình bày số phương pháp tính thông lượng đề cập đến lớp khí thông lượng không đổi có độ cao khoảng vài chục mét sát bề mặt Chương trình bày cách tính thông lượng bề mặt phân bố thẳng đứng chúng Chương giới thiệu cách tính vận chuyển xạ Sự thể độ chói xạ sóng dài sóng ngắn, vai trò mây; cân lượng mặt đất kết biến trình ngày chúng nêu đây, nhiên thể trình vật lý quan trọng cách đơn giản bật Chương 10 giới thiệu mô hình áp đơn giản Đối với ứng dụng nhiệt đới hàm dòng biến phụ thuộc nhận từ trường gió phân tích Mô hình dự báo áp dụng nguyên tắc bảo toàn xoáy tuyệt đối Nói chung mô hình hữu ích để bắt đầu nghiên cứu dự báo số Mô hình có khả áp dụng thực tế vùng định nhiệt đới (phía đông Đại Tây Dương Tây Phi) Một mô hình dự báo thời tiết số thứ hai dựa vào nguyên tắc bảo toàn xoáy trình bày chương 11 giới thiệu cho người đọc mô hình phương trình nguyên thủy Dự báo gió độ cao địa vị thực mực đơn Chương 12 liệt kê số tập số liệu vệ tinh có dựa vào mô hình thích hợp cho dự báo thời tiết số Tính toán cảnh báo từ sản phẩm mô hình lĩnh vực quan trọng, giúp ta biểu diễn sản phẩm mô hình Nếu dự báo có độ xác cao mô tượng xoáy xoáy thuận nghiên cứu cảnh báo cho ta biết nhiều chu trình sống tượng Nếu 10 dự báo nghèo nàn tính toán cảnh báo thực sản phẩm mô trường phân tích cho ta nguyên nhân thiếu sót mô hình Đây hợp phần quan trọng việc phát triển khả dự báo thời tiết số đề cập đến chương 13 Điều quan trọng cần nhớ nhiều minh hoạ giáo trình phục hồi thiếu phần mềm đồ hoạ Ngoài bảng minh hoạ giáo trình không xác phần mềm Phần mềm nêu giáo trình biểu diễn rút gọn Sinh viên học qua giáo trình phải có kiến thức sở khí tượng động lực, khí tượng vật lý khí tượng synôp Ngoài đòi hỏi sinh viên phải hiểu biết làm việc tốt ngôn ngữ Fortran Sau tài liệu tham khảo cần thiết Wallace and Hobbs, 1977: Atmospheric Science Holton, 1992: An introduction to Dynamic Meteorology Houghton, 1985: Physical Meteorology Nyhoff and Leestma, 1988: Fortran 77 for Engineers and Scientists 11 Chương Các phương pháp sai phân hữu hạn Trong khí tượng, phương trình thống trị hoàn lưu xuất khí nói chung bao gồm hệ phương trình vi phân riêng phi tuyến Chúng nghiệm giải tích giải phương pháp số Những toán tử chung thường gặp giải phương trình có dạng đạo hàm bậc bậc hai, Jacobian Laplaxian Những toán tử đạo hàm không gian đòi hỏi biết biến thời điểm cố định Đạo hàm thời gian thường gặp phương trình dự báo thời tiết số; nhiên biến trạng thái tương lai chưa biết nên sơ đồ sai phân hữu hạn kèm theo sai số phụ thuộc thời gian Chúng khuyếch đại trình tích phân sinh bất ổn định tính toán Do tích phân thời gian phương trình dự báo thời tiết số thực nhờ kỹ thuật đặc biệt bàn riêng chương Phép gần đạo hàm không gian điểm nút cho trước dựa vào khai triển Taylor biến quanh điểm Các giá trị biến coi biết điểm rời rạc không gian, tổ hợp khác khai triển Taylor dẫn đến xác định đạo hàm hàm số với mức độ xác khác 2.1 Hình thành sai phân hữu hạn Giả sử có hàm u(x) biết vị trí rời rạc điều hòa không gian cách khoảng x Các đạo hàm u(x) nhận sử dụng sai phân hữu hạn Khai triển Taylor quanh điểm x cho ta u(x+x)=u(x)+ du dx x x d u 1! dx x x dn u n 2! dx x x n n! , (2.1) hay gia số hữu hạn x âm u(xx)=u(x) du dx x x d u 1! dx x x dnu ( 1) n n 2! dx x x n n! (2.2) 2.2 Đạo hàm bậc Từ khai triển hình thành ba biểu thức vi phân khác để xác định đạo hàm bậc hàm u 12 lưới điều hoà ba chiều Độ di động điểm dọc theo quỹ đạo nhận chu trình thời gian ngắn nhờ sử dụng định luật Newton Độ di động dọc theo trục x, y p biểu diễn sau: Dx = u.Dt+0.5.ax.Dt.Dt = 0.5(u+(u+ax.Dt)).Dt = 0.5(u+u )Dt Dy = v.Dt+0.5.ay.Dt.Dt = 0.5(v+(v+ay.Dt)).Dt = 0.5(v+v )Dt Dp = w.Dt+0.5.ap.Dt.Dt = 0.5(w+(w+ap.Dt)).Dt = 0.5(w+w )Dt (13.17) (13.18) (13.19) ax, ay ap gia tốc dọc theo trục x, y p tương ứng Những số hạng: u , v w biểu diễn thành phần tốc độ điểm cuối đoạn quỹ đạo Ban đầu biến đổi đoán tính mà không cần có gia tốc Thành phần gió điểm cuối u , v w nội suy sử dụng biểu thức từ (13.17) đến (13.19) để đánh giá độ di động Các giá trị u , v w nhận xác cách lặp lại thủ tục Từ điểm bắt đầu quỹ đạo, điểm nhận di động quãng Dx, Dy Dp dọc theo trục x, y p Trình tự diễn suốt toàn tuyến quỹ đạo 13.2.2 Tính quỹ đạo giới thiệu chương trình tính quỹ đạo tiến lùi (TRAJECT) Các thành phần gió đưa vào đọc liên trật tự thời gian tùy thuộc vào dạng quỹ đạo mong muốn Số liệu nội suy với độ phân giải thời gian 10 phút Đây bước thời gian đòi hỏi cần thiết tính toán Vị trí bắt đầu kết thúc quỹ đạo xác định vĩ độ, kinh độ khí áp Chương trình LOCATE thực phép chuyển đổi vị trí sang vị trí gần có số i, j, k điểm phía nam, phía tây điểm có khí áp thấp khu vực nghiên cứu Chương trình tính khoảng cách điểm quỹ đạo điểm có số liệu Ba thành phần gió điểm khởi = Quỹ đạo lùi Hình 13.3 Ví dụ minh hoạ cách tính quỹ đạo lùi Chữ I & F biểu thị trạng thái đầu cuối tương ứng Khí áp trạng thái đầu 395.00 mb & trạng thái cuối 500mb 207 đầu quỹ đạo nội suy từ số liệu lưới nhờ sử dụng sơ đồ nội suy tuyến tính ba chiều INTRPL Chương trình DISPLACE tính độ dịch chuyển phần tử khí dọc theo quỹ đạo xác định vị trí điểm Một ví dụ tính quỹ đạo minh hoạ hình 13.3 PROGRAM DIAGNOS PARAMETER (L = 21,M = 13,NP = 7,K = 1) REAL UG(L,M,NP),VG(L,M,NP),TG(L,M,NP) REAL U(L,M,K),V(L,M,K),T(L,M,K) REAL ZONAV(M,K),AREAV (K),DEVZON(L,M,K),DEVAER(M,K) DATA GLEFT,GRIGHT,GLAT1,GLAT2/-25.,25.,-15.,15./ DATA P,DEL/500.,2.5/ C C OPEN INPUT FILES C OPEN (20,FILE='UV21.DAT ',STATUS='OLD') OPEN (30,FILE='TEMP21.DAT',STATUS='OLD') C C READ FROM MULTILEVEL INPUT DATA C 15 FORMAT(10F8.2) C DO 13100 IP = 1, NP C READ (20,15) ((UG(I,J,IP),I=1,L),J=1,M) READ (20,15) ((VG(I,J,IP),I=1,L),J=1,M) READ (30,15) ((TG(I,J,IP),I=1,L),J=1,M) C 13100 CONTINUE C C SELETC DATA FOR 500 MB LEVEL FOR THIS EXAMPLE C DATA IN MULTILEVEL FILES ARE ARRANGED AS : C 1000-850-700-500-300-200-100 MB C DO 13102 J = 1, M DO 13102 I = 1, L C U(I,J,K) = UG (I,J,4) V(I,J,K) = VG (I,J,4) T(I,J,K) = TG (I,J,4) C 13102 CONTINUE C C COMPUTE THE ZONAL AND AREA AVERAGE OF THE C TEMPERATURE C C CHANGED L,M,K TO PARAMETER STATEMENT INSIDE ROUTINE AVERAG1 (GLENN) CALL AVERAG1 (T,ZONAV,AREAV,GLEFT,GRIGHT,GLAT1,GLAT2,DEL) C CALL AVERAG1 (T,ZONAV,AREAV,L,M,K,GLEFT,GRIGHT,GLAT1,GLAT2,DEL) 208 C C COMPUTE THE DEVIATION FROM THE ZONAL AVERAGE C C DROPPED L,M,K TO USE PARAMETER STATEMENT CALL DEVIAT (T,ZONAV,AREAV,DEVZON,DEVAER) C C COMPUTE THE EDDY AVAILABLE POTENTIAL ENERGY C AND THE ZONAL AVAILABLE POTENTIAL ENERGY C C DROPPED L,M,K TO USE PARAMETER STATEMENT CALL APEZANDE (T,P,AZ,AS,GLEFT,GRIGHT,GLAT1,GLAT2,DEL) C C COMPUTE THE EDDY KINETIC ENERGY AND THE C ZONAL KINETIC ENERGY CONVERSION OF WIND C SPEED INOT CGS UNITS IS DONE FIRST C DO 13104 J = 1, M DO 13104 I = 1, L C U(I,J,1) = U(I,J,K)* 100 V(I,J,1) = V(I,J,K)* 100 C 13104 CONTINUE C DROPPED L,M,K AS TOLD ABOVE CALL KEZANDE (U,V,EKZ,EKE,GLEFT,GRIGHT,GLAT1,GLAT2,DEL) C 1000 FORMAT(21F8.2) STOP END PROGRAM TRAJECT C MODIFIED JANUARY 3,1996 (GLENN DAUGHENBAUGH) TO ADJUST TO PC FORTRAN C PROBLEM OF OPENING TOO MANY FILES THE FILE ARE OPENED WHEN THEY ARE C NEEDED AND THEN CLOSED ANY CHANGES HAVE THE 'GLENN ' COMMENT NEARBY C C THIS PROGRAM COMPUTES FORWARD OR BACKWARD TRAJECTORIES C FROM/TO ANY POINT FOR ANY U,V,W DATA SET C C DEFINITIONS : C C C C C C C L M N GL WL SL : NUMBER OF POINTS ALONG EAST-WEST DIRECTION : NUMBER OF POINTS NORTH-SOUTH DIRECTION : NUMBER OF LEVELS IN THE VERTICAL DIRECTION : GRID SPACING : WESTERN MOST LONGITUDE : SOUTHERN MOST LATITUDE 209 C C C C C C C C C C C C C C C GP NUMP NSEG KD TTM TTN NOS DT IS ITD TD : INTERVAL BETWEEN VERTICAL LEVELS (UNIFORM THICKNESS IN THIS CASE) : TOTAL NUMBER OF TRAJECTORIES : NUMBER OF SEGMENTS IN EACH TRAJECTORY : NUMBER OF DAYS FOR TRAJECTORIES : TOTAL TIME IN MINUTES : INTERVAL IN MINUTES BETWEEN TWO OBSERVATIONAL DATA SETS : NUMBER OF SEQUENTIAL DATA SETS : TRAJECTORY TIME STEP : UNIT NO OF WIND DATA OF STATE OF TRAJECTORIES : INTERVAL OF TRAJECTORY DATA WRITTEN : SWITCH FOR FORWARD OR BACKWARD TRAJECTORIES USE TD = OR -1 RESPECTIVELY PARAMETER (L = 17, M = 13, N = 10,GL = 2.5,GP = 100.) PARAMETER (WL = -25., SL = -30.,BP = 100.,TD = -1.,IS = 41 ) PARAMETER (KD = 6,KOB = 4,ITD= ,DT = 10.,NUMP = ) PARAMETER (NSEG = 721,TTM= 120.*60.,TTN = 6.*60.,NOS = TTM/TTN+1) DIMENSION U (L,M,N),V (L,M,N),W (L,M,N),DX(M),NQ(NUMP) DIMENSION UP(L,M,N),VP(L,M,N),WP(L,M,N) DIMENSION U1(L,M,N),V1(L,M,N),W1(L,M,N) DIMENSION U2(L,M,N),V2(L,M,N),W2(L,M,N) DIMENSION XS(NUMP,NSEG),YS(NUMP,NSEG),PS(NUMP,NSEG) C C OPEN INPUT FILES FILE TRJ.D CONTAINS TRAJECTORY OUTPUT C OPEN (11,FILE='STP.D',STATUS='OLD ',FORM='FORMATTED') OPEN (13,FILE='TRJ.D',STATUS='UNKNOWN',FORM='FORMATTED') C GLENN OPEN (14,FILE='TRAJ.14',STATUS='UNKNOWN') C C THE FOLLOWING FILES CONTAIN THE COMPONENTS OF THE WIND C FIELD FOR EACH HOURLY INTERVAL AND FOR THE ENTIRE CONSIDERED C DOMAIN C OPEN(41,FILE='UVW.120',STATUS='OLD',FORM='FORMATTED') C C COMPUTE THE EASTERN,NORTHERN AND UPPER LIMITS OF THE DOMAIN C EL = WL+GL*(FLOAT(L-1)) UL = SL+GL*(FLOAT(M-1)) EP = BP+GP*(FLOAT(N-1)) C C COMPUTE THE X-GRID SPACING FOR ALL LATITUDES C CALL EPR (M,SL,GL,DX) DY = GL*111.1*1000 DO 13200 NP = 1,NUMP NQ(NP) = 13200 CONTINUE NSTEPS = TTN/DT 210 C C READ DATA FOR TERMINAL/STARTING POINT OF TRAJECTORIES C IN DEGREES OF LAT/LONG AND PRESSURE IN MB C IU2 = IS IF (TD.EQ.1.) IU2 = 21 TOT = ISTP = C C READ THE COORDINATES OF THE INITIAL POINTS C DO 13202 I = 1, NUMP READ (11,97) XS (I,1),YS (I,1),PS (I,1) WRITE(6,97) XS (I,1),YS (I,1),PS (I,1) 13202 CONTINUE C C READ U,V AND W DATA FOR ALL LEVELS FOR INITIAL POSITION C DO 13204 K = 1, N READ (IU2,92) ((U1(I,J,K),I=1,L),J=1,M) READ (IU2,92) ((V1(I,J,K),I=1,L),J=1,M) READ (IU2,92) ((W1(I,J,K),I=1,L),J=1,M) 13204 CONTINUE C C READ U,V AND W DATA FOR ALL LEVELS FOR SUBSEQUENT TIMES C NOSR = NOS-1 DO 13216 KNOS = 1, NOSR IU2 = IU2+1*TD C GLENN C OPEN AND CLOSE CURRENT/PREVIOUS FILE CALL OPENF(IU2,TD) WRITE(14,*) IU2 DO 13206 K = 1, N READ (IU2,92) ((U2(I,J,K),I=1,L),J=1,M) READ (IU2,92) ((V2(I,J,K),I=1,L),J=1,M) READ (IU2,92) ((W2(I,J,K),I=1,L),J=1,M) 13206 CONTINUE C C COMPUTATIONS FOR EACH TRAJECTORY STEP FOR THE PERIOD C BETWEEN TWO WIND DATA SETS C DO 13208 NST = 1, NSTEPS TOT = TOT +DT ISTP = ISTP+1 C C COMPUTATION OF U,V,W INCREMENTS IN ONE TRAJECTORY TIME STEP C DO 13210 K = 1, 10 DO 13210 J = 1, M DO 13210 I = 1, L DUDT = ((U2(I,J,K)-U1(I,J,K))*(DT/TTN)) DVDT = ((V2(I,J,K)-V1(I,J,K))*(DT/TTN)) 211 DWDT = ((W2(I,J,K)-W1(I,J,K))*(DT/TTN)) C C COMPUTATION OF U,V,W AT NEXT TRAJECTORY TIME STEP C U (I,J,K) = U1(I,J,K)+DUDT*(NST-1) V (I,J,K) = V1(I,J,K)+DVDT*(NST-1) W (I,J,K) = W1(I,J,K)+DWDT*(NST-1) UP(I,J,K) = U1(I,J,K)+DUDT*(NST) VP(I,J,K) = V1(I,J,K)+DVDT*(NST) WP(I,J,K) = W1(I,J,K)+DWDT*(NST) 13210 CONTINUE C C COMPUTATION FOR EACH INDIVIDUAL TRAJECTORY C DO 13212 NP = 1, NUMP SX1 = XS(NP,ISTP) SY1 = YS(NP,ISTP) SP1 = PS(NP,ISTP) WRITE(14,*) XS(NP,ISTP),SX1,NP,ISTP WRITE(14,*) YS(NP,ISTP),SY1,NP,ISTP WRITE(14,*) PS(NP,ISTP),SP1,NP,ISTP IF(NQ(NP).EQ.0) GO TO C C FOR EACH TRAJECTORY FOR A STEP COMPUTE THE TERMINAL/ C AND LOWER PRESSURE CORNER OF GRID CUBE AND ITS DISTANCES C XD, YD AND PD FROM THIS POINT AND INTERPOLATE U,V AND W C DATA AT THIS POINT C CALL LOCATE (L,M,N,SX1,SY1,SP1,WL,SL,BP,GL,GP, & IR,JR,KR,XD,YD,PD,NUMP,NP,NQ) IF (NQ(NP).EQ.0) GO TO CALL INTRPL (U,L,M,N,IR,JR,KR,XD,YD,PD,UP1) CALL INTRPL (V,L,M,N,IR,JR,KR,XD,YD,PD,VP1) CALL INTRPL (W,L,M,N,IR,JR,KR,XD,YD,PD,WP1) C C CONSTRUCT PATH TO GET NEXT POINT AT ONE TIME STEP DIFFERENCE C AND TO INTERPOLATE U,V,W DATA AT THAT POINT AND OBTAIN MEAN C UP,VP,WP FOR THIS SEGMENT C CALL DISPL (UP1,VP1,WP1,SX1,SY1,SP1,DX,DY & ,GL,M,JR,DT,TD,SX2,SY2,SP2) CALL LOCATE (L,M,N,SX2,SY2,SP2,WL,SL,BP,GL,GP, & IR,JR,KR,XD,YD,PD,NUMP,NP,NQ) IF(NQ(NP).EQ.0) GO TO CALL INTRPL (UP,L,M,N,IR,JR,KR,XD,YD,PD,UP2) CALL INTRPL (VP,L,M,N,IR,JR,KR,XD,YD,PD,VP2) CALL INTRPL (WP,L,M,N,IR,JR,KR,XD,YD,PD,WP2) C UM = (UP1+UP2)/2.0 VM = (VP1+VP2)/2.0 WM = (WP1+WP2)/2.0 C C COMPUTE THE PATH FOR ONE TIME STEP WITH MEAN U,V & W 212 C TO GET THE POSITION OF THIS POINT AND SHIFT TO IT C CALL DISPL (UM,VM,WM,SX1,SY1,SP1,DX,DY, & GL,M,JR,DT,TD,SX2,SY2,SP2) C C HOUSE KEEPING WORK C IF(SX2.LT.WL.OR.SX2.GT.EL) NQ(NP) = IF(SY2.LT.SL.OR.SY2.GT.UL) NQ(NP) = IF(SP2.LT.BP.OR.SP2.GT.EP) NQ(NP) = IF(NQ(NP).EQ.1) GO TO 16 SX2 = XS(NP,ISTP) SY2 = YS(NP,ISTP) SP2 = PS(NP,ISTP) 16 XS(NP,ISTP+1)= SX2 YS(NP,ISTP+1)= SY2 PS(NP,ISTP+1)= SP2 CONTINUE 13212 CONTINUE 13208 CONTINUE DO 13214 K = 1, N DO 13214 J = 1, M DO 13214 I = 1, L U1(I,J,K) = U2(I,J,K) V1(I,J,K) = V2(I,J,K) W1(I,J,K) = W2(I,J,K) 13214 CONTINUE 13216 CONTINUE ISTP = ISTP+1 C C WRITTING THE COMPUTED DATA FOR TRAJECTORIES C DO 13218 I = 1, NUMP WRITE (13,96) ISTP DO 13218 K = 1, ISTP,ITD KT = (K-1)/6 WRITE(13,95) I,KT,YS(I,K),XS(I,K),PS(I,K) 13218 CONTINUE 90 FORMAT(3F9.2) 92 FORMAT(6E13.6) 93 FORMAT(1X,6I7) 94 FORMAT(I5,3F10.3) 95 FORMAT(2I5,3E13.6) 96 FORMAT(3I7) 97 FORMAT(3F9.2) STOP END 213 Tài liệu tham khảo Anthes, R.A., 1977: A cumulus parameterization scheme utilizing a one-dimensional cloud model Mon Wea Rev., 105, 270-286 Arakawa, A., 1966: Computational design for long-term numerical integration of the equations of fluid motion: Two-dimensional incompressible flow Part I Jour Comp Phys., 1,119-143 Arakawa, A., 1971: A parameterization of cumulus convection and its application to numerical simulation of the tropical general circulation Paper presented at the 7th Tech Conf on Hurricanes and Tropical Meteorology, Barbados, A.M.S Arakawa, A and W.H Schubert, 1974: Interaction of a cumulus cloud ensemble with the largescale environment Part I Jour Atnws Sd., 31, 674-701 Arkin, P.A., 1994: The Global Precipitation Climatology Project: First Algorithm Intercomparison Project Bulletin of the American Meteorological Society, 75, 401-419 Barnes, S.L., 1964: A technique for maximizing details in numerical weather map analysis J Appi Meteor., 3, 396-409 Bergman, K.H., 1979: Multivariate analysis of temperature and winds using optimum interpolation Mon Wea Rev., 107, 1423- 1444 Bergthorsson, P and B.R Ddds, 1955: Numerical weather map analysis Tellus, 7, 329-340 Beven, 1., 1994: Tropical cyclone-environmental interactions during recurvature: an observational and modeling study Ph.D dissertation, Florida State University, Tallahassee Blackadar, AK., 1962: The vertical distribution of wind and turbulent exchange in a neutral atmosphere J Geophys Res., 67, 3095-3102 Bounoua, L and T.N Krishnamurti, 1993: Influence of soil moisture on the Sahelian climate prediction (Part I) Meterol Atmos Phi s., 52, 183-203 Businger, J.A., J.C Wyngaard, Y Izumi, and E.F Bradley, 1971: Flux profile relationship in the atmospheric surface layer Jour Atmos Sci., 28, 181-189 Chang, C.B., 1978: On radiative interactions in an African disturbance Ph.D dissertation, Florida State University, Tallahassee, 1-163 Available from University Microfilms, University of Michigan, Ann Arbor Charnock, H., 1955: Wind stress on a water surface Quart J Roy Met Soc., 81, 639-640 Cressman, G., 1959: An operational objective analysis system Mon Wea Rev., 87, 367-374 Curran, PJ., 1980: Multispectral remote sensing of vegetation amount Progr Phys Geog., 4, 175-184 214 Deardorff, i.W., 1972: Numerical investigation of neutral and unstable planetary boundary layers Jour Atmos Sci., 29, 91-115 Dey, C.H and L.L Morone, 1985:Evolution of the National Meteorological Center global data assimilation system: January 1982 December 1983 Mon Wea Rev., 113, 304-318 DiMego, G.J., 1988: The National Meteorological Center regional analysis system Mon Wea Rev., 116, 977-1000 Fels and Schwarzkopf, 1981: An efficient, accurate algorithm for calculating CO2 15 micron band cooling rates J Geophys Res., 86, 1205-1232 Filiberti, M.A., L Eymard, and B Urban, 1993: Assimilation of satellite precipitable water in a meteorological forecast model Mon Wea Rev., 122, 304-318 Gandin, L.S., 1963: Objective analysis of meteorological fields Translated from Russian,Israel Program for Scientific Translations, Jerusalem, 242 pp (NTIS TT-6550007) Gurney, R.J., J.L Foster, and C.L Parkinson, 1993: Atlas of satellite observations related to global change Cambridge University Press, Cambridge, 470 Halpern, D and W Knauss, 1993: An Atlas of Monthly Mean Distributions of SSMI Surface Wind Speed, ARGOS Buoy Drift, AVHRRI2 Sea Surface Temperature, and ECMWF Surface Wind Components During 1991 Jet Propulsion Laboratory Publication 93-10 Haltinger, G.J and R.T Williams, 1979: Numerical prediction and dynamic meteorology Wiley Publication, New York, pp 1477 Holton, JR., 1992: An Introduction to Dynamic Meteorology, Academic Press, New York, 511 pp Houghton, Henry G., 1985: Physical Meteorology, The MIT Press, Boston, 442 pp Joseph, J.H., 1966: Calculation of radiative heating in numerical general circulation models Tech Rep No I, Dept of Meteorology, University of California, Los Angeles, 60 pp Kanamitsu, M., 1975: On numerical prediction over a global tropical belt Report No 75-I, Dept of Meteorology, Florida State University, Tallahassee, pp 1-282 Katayama, A., 1972: A simplified scheme for computing radiative transfer in the troposphere Tech Rep No 6, Dept of Meteorology, University of California, Los Angeles, 77 pp Kondratyev, K.Y., 1972: Radiation processes in the atmosphere World Meteorological Organization, WMO-No 309, Geneva, Switzerland, 214 pp Krishnamurti, T.N., 1968: A diagnostic balance model for studies of weather systems of high and low latitudes, Rossby number < I Mon Wea Rei., 96, 197-207 Krishnamurti, T.N., 1974: Lectures on tropical meteorology in the dynamics of the tropical atmosphere Published as colloquium notes National Center for Atmospheric Research, Boulder, CO 105 pp Krishnamurti, T.N., H.L Pan, C.B Chang, J Ploshay, D Walker, and A.W Qodally, 1979: 215 Numerical Weather Prediction for Gate Quart 1.Roy Met Soc., 105, 979-1010 Krishnamurti, T.N., Y Ramanathan, H.L Pan, R.J Pasch, and J Molinari, 1980: Cumulus parameterization and rainfall rates I Mon Wea Rev., 108, 465-472 Krishnamurti, T.N., S Low-Nam, and R Pasch, 1983: Cumulus parameterization and rainfall rates II Mon Wea Rev., 111, 815-828 Krishnamurti, T.N., A Kumar, and X Li, 1986: Results of extensive integrations with simple NWP models over the entire tropics during FGGE Tellus, 39A, 152-160 Kumar, A., 1990: Generalized dynamic normal mode initialization Ph.D thesis, Dept of Meteorology, Florida State University, Tallahassee Kuo, H.L., 1965: On formation and intensification of tropical cyclones through latent heat release by cumulus convection Jour Atmos Sci., 22, 40-63 Kuo, H.L., 1974: Further studies of the parameterization of the influence of cumulus convection on large-scale flow Jour Atmos Sci., 32, 1232-1240 Lenschow, D.H., 1970: Airplane measurements of the planetary boundary structure J App! Met., 9, 874-884 Lord, S.J., 1978: Development and observational verification of a cumulus cloud parameterization Ph.D thesis, UCLA Lord, S.J., 1982: Interactions of a cumulus cloud ensemble with the large-scale environment Ill Semi-prognostic test of the ArakawaSchubert theory Jour Atmos Sci., 39, 88-103 Lorenz, EN., 1967: The nature and theory of the general circulation of the atmosphere World Meteorological Organization, WMO-No 218 Geneva, Switzerland, 161 pp Louis, J.F., 1979: A parametric model of the vertical eddy fluxes in the atmosphere Bound Layer Meteor., 17, 187-202 Mathur, M.B., 1970: A note on a improved quasi-Lagrangian advective scheme for primitive equations Mon Wea~ Rev., 98, 214-219 Nickerson, E., 1965: A numerical study in buoyant convection involving the use of a heat source Jour Atmos Sci., 22, 412-418 Nyhoff, L and S Leestma, 1988: Fortran 77 for Engineers and Scientists, Macmillan Publishing Company, New York, 590 pp Olson, W.S., F.S Fontaine, W.L Smith, and R.H Achtor, 1990: Recommended algorithms for the retrieval of rainfall rates in the tropics using SSM/I (DMSP-F8) Manuscript, University of Wisconsin, Madison, 10 pp Paegle, 1., 1966: Computation of three-dimensional trajectories Dept of Meteorology, UCLA Panofsky, J., 1949: Objective weather-map analysis Journal of Meteorology, 6, 386-392 Petterssen, S., 1956: Weather analysis and forecasting, I, Chapter McGraw-Hill Book Company, New York 216 Phillips, N.A., 1963: Geostrophic motion Rev Geophysics, 1, 123-176 Posey, J.W and P.F Clapp, 1964: Global distribution of normal surface albedo Geofisica Iniet-nacional (Mexico), 4, 33-48 Rodgers, C.D., 1967: The use of emissivity in atmospheric radiation calculation Quart J Roy Met Soc., 93, 43-45 Sellers, P.1., 1985: Canopy reflectance, photosynthesis and transpiration mt J Remote Sensing, 6, 1335-1372 Slingo, J.M., 1987: The development and verification of a cloud prediction scheme for the ECMWF model Q I Roy Met.Soc., 113,899-927 Smeda, M.S., 1977: Incorporation of planetary boundary layer processes into numerical forecasting models Report No DM-23, Dept of Meteorology, University of Stockholm, 1-45 Staley and Jurice, 1970: Flux emissivity tables for water ~apor, carbon dioxide, and ozone J Appi Meteo., 9, 365-372 Stephens, J.J and K.W Johnson, 1978: Rotational and divergent wind potentials Mon Wea Rev., 106, 1452-1457 Sugi, M., 1986: Dynamic normal mode initialization J Mezeorol Soc Japan, 64, 623-636 Sutcliffe, R.C., 1947: A contribution to the problem of development Quart J Roy Met Soc., 73, 370-383 Thiebaux, H.J and M.A Pedder, 1987: Spatial Objective Anabsis with Applications in Atmospheric Science Academic Press, Orlando, FL, 299 pp Tripoli, G.J and T.N Krishnamurti, 1975: Low-level flows over the GATE area during summer 1972 Mon Wea Rev., 103, 197-216 Tucker, C.J and L.D Miller, 1977: Contribution of the soil spectra to grass canopy spectral reflectance Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 43, 721-726 Tucker, C.J., B.N Holben, J.H Elgin and J.E McMurtrey, 1981: Remote sensing of total drymatter accumulation in winter wheat Remote Sensing of Environment, 11, 171-189 Tucker, C.J and P.J Sellers, 1986: Satellite remote sensing of primary production hit J of Remote Sensing, 7, 1395-1416 Wallace, J.M and P.V Hobbs, 1977: Atmospheric Science: an Introductory Survey, Academic Press, New York, 467 pp Xue, J., 1990: Personal communication Florida State University, Tallahassee Yanai, M., S Esbensen, and J.H Chu, 1973: Determination of bulk properties of tropical cloud clusters from large-scale heat and moisture budgets Jour Atmos Sci., 30, 611-627 217 Danh mục chương trình (Subroutines) Subroutine Chức DDX2 Thực sai phân hữu hạn bậc hai DDX4 Thực sai phân hữu hạn bậc bốn JAC Thực Jacobian Arakawa LAP94 Thực Laplaxian bậc bốn lặp điểm LAP92 Thực Laplaxian bậc hai mẫu điểm LAP52 Thực Laplaxian bậc hai mẫu điểm PLNSFC Giải hệ phương trình tuyến tính RELAXW Tính tốc độ thẳng đứng pjhương pháp lỏng dần SIGMAL Tính biến đổi ổn định giải phóng ẩn nhiệt LAP Tính tổng quát Laplaxian hàm ba chiều MYMINMAX Tìm cực tiểu cực đại trường hai chiều KINOMGA Đánh giá tốc độ thẳng đứng phương pháp động học VMOTION Tính tốc độ thẳng đứng có áp dụng hiệu chỉnh VINTGRL Tính tích phân thẳng đứng ROME Giải phương trình Poisson ba chiều RELAX Giải phương trình Poisson phương pháp lỏng dần PSICHI Tính hàm dòng vận tốc FOURT Thực biến đổi Fourier nhanh (FFT) ZFIELD Tính độ cao địa vị từ hàm dòng mô hình cân ZERO Ban đầu hoá trường không OBJAN Thực phân tích khách quan trường gió nhờ sử dụng phương pháp hiệu chỉnh liên tiếp BUF Đọc/ghi files vào/ra units lí thuyết OBJAN2 Thực phân tích khách quan theo phương pháp Barnes INTERP Tính trọng số cho sơ đồ Barnes QFRMRH Phục hồi giá rị độ ẩm riêng từ số liệu vào độ ẩm tương đối RHFRMTD Phục hồi giá rị độ ẩm tương đối từ số liệu vào nhiệt độ điểm sương QFRMTD TDFRMQ 218 Phục hồi giá trị độ ẩm riêng từ số liệu vào nhiệt độ điểm sương Phục hồi giá trị điểm sương từ số liệu vào độ ẩm riêng LCL Tìm mực ngưng kết (LCL) TRIDI Giải hệ ma trận ba đường chéo (tridiagonal) FIVEDI Giải hệ ma trận năm đường chéo (Pentadiagonal) THETAE Tính profin thẳng đứng nhiệt độ tương đương MOIST Xây dựng đường đoạn nhiệt ẩm ADJTOP Xác định đỉnh điều chỉnh đối lưu ẩm DCONDADJ Thực điều chỉnh đối lưu khô BASIC Xác định trạng thái đầu mô hình mây Nickerson RELAXI Giải phương trình Poisson CLOUD Ghi sản phẩm LAPLAC Tính Laplaxian CVHEAT Tính phân bố đốt nóng làm ẩm sinh đối lưu sâu theo sơ đồ Kuo (1965) STBHEAT Tính đốt nóng ngưng kết quy mô lớn BLKFLX Tính thông lượng nhiệt bề mặt theo khí động học bulk HUMSPC Tính độ ẩm riêng hàm điểm sưng WETCNS Tính ẩn nhiệt hoá hi nước băng FLXSRF Định rã tham số cần thiết cho tính thông lượng bề mặt TG Dùng phương trình cân lượng bề mặt lồng để giải phương trình nhiệt nhiệt độ bề mặt SFLX Phục hồi thông lượng động lượng, ẩn nhiệt hiển nhiệt bề mặt SFXPAR Tính tham số bề mặt để tính thông lượng bề mặt CONRAD Tính góc thiên đỉnh RAD Tính thông lượng xạ sóng ngắn sóng dài SLR Thực tính xạ sóng ngắn RLW Thực tính xạ sóng dài EMTAB Phục hồi giá trị phát xạ dạng hàm độ sâu quang học quy mô loga BOUND Chương trình để tính giá trị biên nam bắc CONST Xác định số tham số mà chương trình INFIELD cần CYCLE Dùng để tạo điều kiện biên tuần hoàn theo hướng JACMOD Tính Jacobian cho miền tuần hoàn 219 LAPMOD Tính Laplaxian cho miền tuần hoàn RELAXMOD Giải phưng trình Poisson miền tuần hoàn STREAMF Tính trường hàm dòng ZFIELDMOD Tính trường độ cao từ hàm dòng TERR Tính gradien từ trường địa hình ENERGY Tính trung bình miền số hạng lượng EQUAL Cân hai mảng INIT Xác định tham số ban đầu cho mô hình áp LARGE Tìm giá trị lớn trường ba chiều RELAXT Giải phương trình Poisson với giá trị biên biết SMALL Tìm giá trị nhỏ trường ba chiều VORT Tính xoáy tuyệt đối CONST2 Xác định số cho mô hình mực đơn FCST Thực tích phân thời gian mô hình mực đơn INDATA Đọc số liệu vào INTERP2 Thực hiên tính bình lưu nửa Lagrange INVART Tính bất biến miền đóng mô hình phưng trình nguyên thuỷ mực đơn ZEROS Ban đầu hoá giá trị biến không KEZANDE Tính động vĩ hướng động rối APEZANDE Tính rối khả vĩ hướng khả STASTB Tính tham số ổn định tĩnh AVMERID Tính trung bình kinh hướng trường hai chiều INTEGR Thực tích phân thẳng đứng AVERAG1 Tính trung bình vĩ hướng biến a trung bình mặt DEVLAT Tính độ lệch trường ba chiều a so với trung bình vĩ hướng độ lệch trung bình vĩ hướng a so với trung bình mặt CECZTERM Tính biến đổi rối khả sang động rối tính biến đổi vĩ hướng sang động vĩ hướng DERIVE Tính độ lệch trường hai chiều a y (toạ độ kinh hướng) 220 PRESDE Tính độ lệch trưngtf hai chiều a áp suất (trục đứng) CKCATERM Tính biến đổi động vĩ hướng sang động rối Tính biến đổi lượng vĩ hướng khả sang rối khả GZGETERM LOCATE Tính số hạng sinh lượng Tìm số i, j, k góc khí áp tây nam thấp hộp lưới INTRPL Thực nội suy ba chiều thành phần trường gió DISPL Tính độ di động dọc theo quỹ đạo bước thời gian EPR Tính không gian lưới dọc trục x cho tất c vĩ độ./ 221 [...]... một số sơ đồ sai phân thời gian cổ điển sẽ được bàn trong các tiết sau ở đây cần nhớ rằng, sự thiết lập sơ đồ sai phân thời gian phải là quan trọng trung tâm trong việc mã hóa một mô hình phụ thuộc thời gian 2.6.1 Sơ đồ tiến (Euler), sơ đồ lùi và sơ đồ bậc thang Khái niệm cơ bản của tích phân thời gian là dự báo giá trị của một hàm phụ thuộc thời gian ở mực thời gian (n+1) khi gía trị của nó ở mực thời. .. với việc giải các phương trình phụ thuộc thời gian bằng các phương pháp số Không giống như các sơ đồ sai phân không gian, sơ đồ sai phân thời gian đòi hỏi độ chính xác bậc nhất và bậc hai Những sơ đồ bậc cao hơn thể hiện quá cồng kềnh và không được ứng dụng rộng rãi trong dự báo thời tiết số Để đơn giản và không làm mất tính tổng quát của các sơ đồ sai phân thời gian, vấn đề bàn đến sau đây tập trung... cho phép chọn bước thời gian lớn hơn nhiều so với bước thời gian đòi hỏi bởi CFL Chúng còn làm suy yếu dần biên độ của những sóng trọng trường chuyển động nhanh Trong các sơ đồ này thì đạo hàm không gian ở bước thời gian n được lấy bằng giá trị trung bình giữa các đạo hàm không gian tại các bước thời gian (n+1) và (n-1) Kỹ thuật này tương đương với đánh giá đạo hàm thời gian ở bước thời gian 1/2 Vì sơ... sai phân trung tâm theo không gian, sai phân trung tâm theo thời gian Đây là một trong những sơ đồ sử dụng phổ biến nhất trong dự báo thời tiết số Khi đó nghiệm của một phương trình tuyến tính có thể rời rạc hóa bởi u(mx,nt)=u(nt) e ikmx , (2.80) trong đó mx = x và nt = t Thay vào phương trình sóng và sử dụng sai phân ở tâm theo không gian và thời gian ta sẽ có n 1 n 1 n um um u n1 u m 1 , c m1 2t... ngang 33 3.1 Tính tốc độ thẳng đứng từ số liệu gió phân bố không điều hòa trong không gian Một trong những kỹ thuật dùng để xác định tốc độ thẳng đứng từ thám sát gió không điều hòa trong không gian là phương pháp đa thức Phương pháp này đã được Yanai và CS (1973) mô tả, đó là sự phù hợp đa thức với số liệu từ mạng lưới thám sát phân bố không điều hòa Kỹ thuật này dựa vào xấp xỉ bình phương nhỏ nhất 3.1.1.Biểu... (2I3,8X,E15.8) ) STOP END 2.6 Sai phân thời gian Một vấn đề khác thường gặp khi giải các phương trình thống trị chuyển động trong khí quyển là vấn đề tích phân thời gian Những khái niệm toán học chi tiết sử dụng trong kỹ thuật sai phân hữu hạn để giải các phương trình vi phân riêng vượt ngoài khuôn khổ giáo trình này Tuy vậy, ở đây cũng giới thiệu khái quát một số khía cạnh quan trọng vốn có gắn liền... dụng phương pháp tam giác trên lưới có ba trạm thời tiết Trong trường hợp này các thành phần gió vĩ hướng và kinh hướng được biểu diễn bằng những hàm tuyến tính của các vị trí thám sát u = ax + by + c , (3.1) v = px + qy + r (3.2) Kỹ thuật tính là xác định các hệ số a, b, c, p, q và r bằng sử dụng gần đúng bình phương nhỏ nhất Đó là tối thiểu hóa tổng sai số và giải phương trình thường sau cN a x i... toán cảnh báo và dự báo Phương pháp đơn giản nhất để tính tốc độ thẳng đứng có lẽ là tích phân phương trình liên tục khối lượng với sử dụng thám sát gió ngang quy mô lớn và lý giải hiệu chỉnh phân kỳ Tuy nhiên sự thưa thớt của số liệu thám sát làm cản trở nghiêm trọng đối với phương pháp được gọi là động học này Hơn nữa, do tính không chính xác vốn có trong thám sát gió sẽ gây ra những sai số lớn trong... sai số lớn trong tính toán phân kỳ ngang và đưa đến những sai số trầm trọng trong xác định tốc độ thẳng đứng Ngoài tốc độ thẳng đứng động học ,còn có một số phương pháp khác để tính chuyển động thẳng đứng của khí quyển Trong số đó có thể lưu ý đến phương pháp đoạn nhiệt dựa vào phương trình năng lượng nhiệt động và không nhạy đối với sai số trong trường gió thám sát Trong trường hợp này bình lưu nhiệt... phương nhỏ nhất được thực hiện trên mọi mực khí áp Vì những sai số vốn có, tích phân thẳng đứng của phân kỳ nói chung lớn và không thỏa mãn sự bù trừ Dynes Để thỏa mãn điều kiện này sai số trong phân kỳ được coi là tỉ lệ với giá trị của nó , .V c .V u .V u p (3.8) trong đó chỉ số u chỉ phân kỳ không đúng và chỉ số c chỉ phân kỳ đúng Số hạng 34 biểu diễn tốc độ thẳng đứng trong hệ tọa độ khí