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牧师

虚假的高频波的起源在数值天气预报

我正在阅读本文对数字滤波器及其相关气象模型数字滤波器的初始化。我的问题涉及到这下面的文本——“要求修改气象分析避免虚假的高频振荡从一开始就已经知道数值天气预报”。有可能得到一个数学插图如何这个问题最初出现时(即。虚假的高频振荡)在数值天气预报吗?我不确定我是否可以编辑这个问题但是我想限制域问题的高频振荡产生的高分辨率模拟,包括苹果。数字我有四个嵌套网格——我的国家,一个国家内,一个国家地区内,然后一个小山谷里地区。我的问题涉及到最里面的网格内的高频振荡。让我们假设模型独立这个问题。

回答

目前我没有数学插图(尽管我可能编辑这个答案如果我遇到一些笔记)。但是基本的问题是声波。如果你犯了全n - s方程的数值模型,该模型允许声波传播。意味着时间步必须使用非常短,在5分钟肯定100公里的网格大小,并且最好要短得多。所以声波是快速,高频率,不要真的有助于天气。这就是为什么天气预报模型倾向于使用(原始方程)(https://en.wikipedia.org/wiki/Primitive_equations):这些非常类似于navier - stokes方程,但声波不是解决这些方程。希望这是一个开始。随时要求澄清如何过滤是在实践中来完成的。就像我说的,我会看看我的笔记,我记得做一组问题涉及这个问题。- - -编辑:[这](http://kiwi.atmos.colostate.edu/group/dave/pdf/AneBous.pdf)是一些笔记从大卫兰德尔滞弹的和布西涅斯克近似。 [These notes](http://snowball.millersville.edu/~adecaria/ESCI342/esci342_lesson07_continuity_equation.pdf) are in more of a classroom format, but at the end they derive the link between the continuity equation and sound waves. Briefly, sound waves arise from variations in density that are independent of variations in enthalpy/temperature. The continuity equation in general is $ \frac{\partial \rho}{\partial t} + \nabla\cdot (\rho \vec{u}) = 0 $ in which density variations can be accompanied by contraction and expansion of the fluid. The anelastic equations filter out sound waves by replacing this dynamic equation with a diagnostic one, removing the time derivative: $ \nabla\cdot(\rho_0 \vec{u}) = 0 $ where $\rho_0$ is a background density profile. No more time derivative for density means no more expansion and contraction *except* under changes in enthalpy. This is how sound waves are filtered out. I realize that I didn't read the question closely enough, though. If you're working with an LES, at that fine of a spatial resolution, you're probably 1) already using the anelastic equations, and 2) properly resolving a lot of the high-frequency oscillations anyway. As @milancurcic mentioned, gravity waves become an issue as the next-highest frequency waves. [These notes](http://mafija.fmf.uni-lj.si/seminar/files/2011_2012/Normal_modes.pdf) go through the problem of gravity waves in a shallow-water model, and [this article](http://link.springer.com/article/10.1007%2FBF01042186) (behind a paywall) shows how a good choice of initialization can help eliminate those waves.

编辑总结

取消

\ begingroup美元也本文由彼得·林奇似乎暗示的重力波不能总是合理的高频电波可以导致中尺度系统的发展。有什么想法吗? \ endgroup美元
- - - - - -gansub
2015年7月14日2:45
\ begingroup美元 5分钟的步伐似乎难以置信的长我但我习惯于使用更细的网格。250米网格分辨率我用1.5秒大时间步长和7声时间步骤/大时间步(约0.21秒)在一个完全可压缩莱斯。对过滤参考声波从n,看看滞弹的近似的推导过程。 \ endgroup美元
- - - - - -凯西
2015年7月14日15:13
3

\ begingroup美元 OP的假波(和相关文档的问题)是指2 \δx重力波美元,而不是声波。他们可以发生由于单细胞迫使在质量领域,或作为一个虚假的数值模式的差分方案。我希望你的回答能解决这个问题。看到的情况的报告和荒川,twister.caps.ou.edu/CFD2013/Mesinger_ArakawaGARP.pdf和/或戴尔Durran数值方法的书。 \ endgroup美元
- - - - - -milancurcic
2015年7月14日15:36
\ begingroup美元 gansub:据我所知,重力波锋面系统的分手是很重要的。这是包含在一些莱斯作为能源的后向散射小鳞片。凯西:5分钟~ 100公里。75年代在250 m . milancurcic:你是绝对正确的,我没有仔细阅读问题不够。如果你写了另一个答案在特定的重力波,应接受的答案。 \ endgroup美元
- - - - - -Jareth霍尔特
2015年7月15日,在41

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