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第一章 大气数值模式概论1

1.1 数值模拟的思想1

1.2 原始方程组、全球模式、区域模式和非静力模式3

1.3 中尺度模式及流体非静力模式6

1.4 滤波及滤波技术7

1.5 关于模式的几个概念10

1.6 天气的可预报性、集合预报和季节到年际预报11

第二章 大气运动基本方程组13

2.1 旋转坐标系中的大气运动基本方程13

2.2 几种坐标系中的大气基本方程组15

2.3 大气基本模式方程组的垂直坐标变换20

2.4 气候模式的基本方程组26

第三章 数值计算方案30

3.1 微分方程的差分化30

3.2 时间积分方案35

3.3 空间差分格式与大气中有关物理过程36

3.4 平流方程的差分格式及误差分析45

3.5 非线性方程的计算稳定性54

第四章 初始条件与边界条件58

4.1 初始条件及初始化59

4.2 边界条件78

4.3 集合预报84

第五章 原始方程模式87

5.1 正压大气模式87

5.2 斜压大气的模式方程组及其积分性质90

5.3 斜压模式方程的空间差分格式95

5.4 斜压原始方程模式的数值解法101

第六章 原始方程谱模式103

6.1 球面谱模式的展开函数和因变量的选择103

6.2 任意函数的球谐函数及其性质105

6.3 谱展开中的波数截断109

6.4 原始方程谱模式112

6.5 基本变量和谱展开式122

6.6 截谱方程和谱倾向值的计算124

6.7 垂直方向上的离散化127

6.8 时间积分方案132

第七章 模式物理过程参数化139

7.1 次网格尺度过程和雷诺平均141

7.2 辐射参数化143

7.3 云微物理过程参数化155

7.4 湿热力过程和积云对流参数化162

7.5 大尺度凝结过程165

7.6 对流参数化方案171

第八章 边界层模式及其参数化189

8.1 大气边界层中的次网格过程191

8.2 边界层参数化处理方法194

8.3 边界层模式204

8.4 边界层过程及其参数化方案209

8.5 陆面过程及其参数化方案212

第九章 资料同化基础225

9.1 引言225

9.2 函数拟合228

9.3 逐步订正法230

9.4 最优插值法233

9.5 变分法239

9.6 大气资料的三维变分同化方法242

9.7 大气资料的四维变分同化方法244

9.8 观测资料及其质量控制247

第十章 几种数值模式及模拟试验举例251

10.1 WRF模式及数值试验252

10.2 雷达资料同化及其个例259

10.3 RegCM模式及数值试验265

10.4 LSM模式及数值试验268

10.5 GCM模式及数值试验271

附录A 有关地图投影的基础知识273

附录B 球谐函数及连带勒让德函数的有关知识278

参考文献290