虚假的高频波的起源在数值天气预报

Question

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。

Answer 1

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。这就是为什么倾向于使用天气预报模型原始方程: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。

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编辑:在这里有一些笔记从大卫兰德尔滞弹的和布西涅斯克近似。这些笔记在教室里更多的格式,但是最终他们获得连续性方程之间的联系和声波。

短暂,声波密度变化来自独立的焓/温度的变化。连续性方程一般是$ \压裂{\部分\ρ}{\部分t} + \微分算符\ cdot vec{你})(\ \ρ= 0美元的密度变化可以伴有收缩和扩张的液体。滞弹的方程过滤声波通过与一个诊断取代动态方程,消除了时间导数:$ \微分算符\ cdot vec{你})(\ rho_0 \ \ rho_0美元= 0美元,是一个背景密度轮廓。没有更多的时间导数密度意味着没有更多的扩张和收缩除了在焓的变化。

这就是声波是过滤掉。我意识到我没有足够仔细阅读问题,。如果您正在使用一个莱斯,精细的空间分辨率,你可能1)已经使用滞弹的方程,和2)妥善解决很多高频振荡。正如@milancurcic提到的,重力波比率电波成为一个问题。这些笔记通过浅水模型中的重力波的问题,和这篇文章(收费)展示了如何初始化可以帮助消除这些波的一个不错的选择。

Answer 2

答案在我面前是正确的,但这不是唯一的原因使用数字滤波器。数据同化过程发生后,得到的模型状态可能不是处于平衡状态。例如,如果更新位势高度(或表面压力)的同化过程,但风不是(反之亦然),那么吸收字段quasi-geostrophic平衡。这也可以应用于静压近似。是合成领域失去平衡,重力波模型中可能发生,但实际上可能不发生身体上的。数字滤波器可以减少这些重力波。

如果你有遇到Ed帐户,这将有助于解释http://www.meted.ucar.edu/nwp/pcu1/d_adjust/6_0.htm。