气候数值模拟研究中初始场衰减理论的理解和应用

作     者：王鹏飞 李建平 顾雷 WANG Pengfei;LI Jianping;GU Lei

作者机构：中国科学院大气物理研究所lasg北京100029 中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心(CMSR)北京100029 

出 版 物：《气象学报》 (Acta Meteorologica Sinica)

年 卷 期：2009年第67卷第2期

页      面：218-226页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 0706[理学-大气科学] 

基　　金：中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX2-YW-220) 国家自然科学基金(40730952) 中国科学院知识创新工程领域前沿项目(IAP07119) 中国气象局成都高原气象研究所科研业务专项项目(BROP200709) 

主　　题：初始场 误差 气候 大气环流模式 集合预报 

摘      要：根据对大气原始方程的定性理论和相空间的理论研究,初始场对数值模拟的作用会随着时间的增长而逐步衰减。文章分析初始场作用衰减理论的关键问题,通过对大气环流谱模式SAMIL和ECHAM的数值试验,在实际的计算环境中研究其初始场作用的变化情况。研究中使用到对舍入误差干扰的一种集合消减方法(REME),保证了验证试验所受舍入误差的影响小于给定的范围。结果表明有舍入误差存在的计算环境中,当初始差别较大时,其逐步衰减到一个波动值。而对于特别微小的初始场差别,其长期影响也应是衰减的,但由于计算精度有限,可能会出现增大到一个波动值的现象,这些结果与非线性误差理论所描述的误差饱和现象一致。试验得到了具体模式的衰减速率曲线,发现衰减需要的时间范围大约为40—60d。文中还利用初始场作用衰减的理论探讨了如何解释初始场集合预报(IME)能够减少模拟结果误差的现象。