如何像Predictwind.com那样做风力预报?使用了哪种数学模型?

Question

PredictWind.com能够在8公里范围内进行非常精确的风力预报。出于教育原因，我需要使用的数学模型或至少一个非常相似的模型。

在网上搜索，我没有找到太多。你有什么建议吗?

Answer 1

看起来这个特定的网站是一个商业预测网站，需要登录/注册信息，所以我会把你的话作为输出。

运动的一般方程由Navier-Stokes方程描述，即$$\frac{\partial \vec{u}}{\partial t}+(\vec{u} \cdot\nabla)\vec{u}=-\frac{1}{\rho}\nabla P+g\hat{k}+ f\hat{k}\乘以\vec{u}$，其中$\vec{u}$是大气运动向量(风+垂直运动)，$\rho$是密度，$P$是压力，$g$是重力，$f$是科里奥参数，$\nu$是运动粘度。

这个非常复杂的方程目前没有解析解(如果你有，你可以从克莱数学研究所赢得100万美元)，而是被离散化，并使用更复杂的数学来求解。此外，一些数学技巧被用于“简化”方程，但这通常会导致其他问题。

虽然8公里看起来是一个精细的尺度，但实际上并非如此。较小的现象(称为涡流)对天气的影响很大，所以研究试图模拟这些涡流的影响，但仍然存在问题。最前沿的研究试图将这8公里(称为分辨率——想想你电视机的分辨率)降低到几十米，但代价很大——限制了域。

你的网站的数据很可能来自一个天气模型，它试图解决上面的方程。这些模式可以包括ECMWF、GFS和其他全球模式。