复杂地形条件下嵌套细网格模式的设计——(一)数值模式的基本原理

本文详细地总结了P-σ混合坐标系中C型跳点网格单向嵌套模式的基本结构。首先介绍了模式的基本动力学方程组及其差分格式,着重说明了跳点网格中,特别是C型跳点网格中差分格式的下标变换方法。 有限区域模式的重要方面之一是侧边界的处理,在本文中对模式的侧边界方案仅作了扼要的说明,干绝热对流调整及初始化方法也仅仅给出了基本原理的介绍。有关此三方面的详细讨论参见本专刊相应的文献。 本模式采用了Arakawa-Lamb的位势拟能与能量守恒格式。其目的是力图在有地形的条件下尽可能真实地模拟大气的动力学特性。为了提高陡地形条件下气压梯度力的计算精度,我们采用了一些新的计算格式。 本模式的时间积分和水平与垂直扩散项的处理都采用了一些近年发展的新技术。 为了使读者能了解本模式的程序结构,本文中亦介绍了模式程序设计的基本思路。