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牧师

高分辨率模型和常规模型的区别是什么?

我们有高分辨率的模型HRRR(高分辨率快速刷新)。但是高分辨率模型和普通模型到底有什么区别呢?我意识到分辨率越高的模型越准确，但这是为什么呢?有更多的数据输入计算机吗?

另外，一个模型是否必须满足称为高分辨率的标准，或者它只是一个随意的名字?

回答

高分辨率意味着模型使用的网格是好的，或者换句话说，$dx$， $dy$， $dz$和$dt$都是很小的数字。像HRRR这样的模型使用3公里的水平分辨率，而一些较老的区域模型使用30公里的水平分辨率(尽管现在连NAM都使用5公里的水平分辨率)。将分辨率与GFS和ECMWF模型进行比较有点不太直接，因为这些模型使用光谱方法在球坐标系中求解，分辨率将随着纬度而变化)。更高的水平网格分辨率也意味着更高的垂直分辨率和更小的时间步长。垂直分辨率是为了避免网格框中的大宽高比，而较小的时间步长是为了数值稳定性的需要(参见[CFL准则][1])。提高分辨率和减少时间步长的最大直接结果是增加内存和大幅增加的计算需求。正因为如此，业务预测模型的分辨率将受到模型在输出可用之前可接受的运行时间的限制，这是超级计算机处理数字的功能。你通常会发现，在非预测研究环境中，分辨率要比在操作环境中高得多。例如，我以250米的水平分辨率模拟超级supercell雷暴，但我也可以腾出一整天来模拟几个小时，而一个操作模型只有几个小时来模拟比我使用的大得多的领域中的许多天。我不认为有一个特定的要求来称一个模型为“高分辨率”，我认为你会发现隐含的分辨率在气候建模器和中尺度建模器之间有很大的不同。 Differences in accuracy in higher resolution models generally boils down to resolving more of the physics explicitly. A model running with 30 km resolution cannot resolve convection (thunderstorms), and must parameterize this as a sub-gridscale effect. You might see terms like "cloud resolving" applied to high resolution models because of this. A model running at 3 km resolution will be able to explicitly resolve convection. A large eddy simulation (using filtered Navier-Stokes equations) will be limited to resolving eddies on a scale based on the grid resolution, and will parameterize the smaller scales. Please see [this paper][2]<sup>1</sup> for further discussion on the impact of resolution on resolving deep moist convection. Finally, the data going into the model will make a difference (weather is chaotic and extremely sensitive to the initial conditions). The HRRR is initialized from the [RAP][3] with a data assimilation period for observed radar. RAP is currently a 13 km model but is moving to 3 km this summer. RAP gets its background fields from GFS and assimilates quite a bit of data on top of that. While the smaller grid boxes help capture more of the physics, the quality of the data fed into the model is also helping quite a bit with accuracy because it improves the initial conditions. --- 1. Bryan, George H., John C. Wyngaard, J. Michael Fritsch, 2003: Resolution Requirements for the Simulation of Deep Moist Convection. *Mon. Wea. Rev.*, **131**, 2394–2416. doi: [http://dx.doi.org/10.1175/1520-0493(2003)131<2394:RRFTSO>2.0.CO;2][4] [1]: http://en.wikipedia.org/wiki/Courant%E2%80%93Friedrichs%E2%80%93Lewy_condition [2]: http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/1520-0493%282003%29131%3C2394:RRFTSO%3E2.0.CO;2 [3]: http://rapidrefresh.noaa.gov/ [4]: http://dx.doi.org/10.1175/1520-0493%282003%29131%3C2394:RRFTSO%3E2.0.CO;2

编辑总结

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1

\ begingroup美元边界条件的重要性也值得一提。我想这就可以完成这个伟大的回答了。你确实谈到了初始条件和输入模型的数据质量。但它没有明确地提到边界条件。 \ endgroup美元
- - - - - -等密度线振荡
2014年12月6日5:17

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