数值天气预报-参考资料中的程序员?

Question

有一个社区在wiki的问题一本好书或源对气候科学和气象学基础?谈到气象学基础。

建筑,但由于一个略微不同的重点,有“标准文本”的计算机程序员(与工程背景——我得到了数学,但我不知道哪些数学需要应用)来帮助理解数值天气预报?如果太宽,我主要对中尺度和微尺度感兴趣的应用程序。

我试着构建和运行的一些预报模型(例如WRF)但我不舒服看数字出来至少不了解的一些过程。

Answer 1

你想要的资源将在何种水平的不同理解你正在寻找。例如,了解数学意味着你可以解决方程或转换,但这并不意味着你理解物理。

一些主题你要理解过程的理解:

• 物理

  任何天气模型的核心是我们的原始方程。n - s、热力学能量状态方程,连续性和质量。

• 微分方程,线性代数

  数学求解上述方程。

• 离散化、数值稳定性

  如何将比数值解决方程变成3 d网格离散在时间和空间上的点。这也涉及到选择网格类型、网格分辨率,边界条件和时间的步骤。任何数值噪声必须占和一些人工扩散有时被用来完成这项工作。

• Sub-gridscale物理

  网格的结果意味着过程肯定小于4 x你的网格间距和那些完全包含在一个网格体积没有可分解的物理方程。这些物理必须参数化。这些过程包括对流、辐射、动荡,水分,边界层过程等等。

一些书可以帮助你包括:

• 流体力学数值方法(Durran, 2010)(有限差分方法,时间计划,数值方法)
• 数值的食谱(数值方法的实现)
• Paramaterization方案(Stenstrud 2009)(如何代表sub-gridscale物理模型)
• 现代Fortran解释(麦特卡尔夫,科恩和里德,2011)(世界的模型你会看到很多Fortran和Fortran)。
• 好的文本MPI(不一定需要理解模型,但是如果你感兴趣如何跨节点运行你想了解MPI)。

下一步是挖掘源代码。从这个角度看我建议看看CM1,这可能是比WRF容易遵循从编程的角度来看,将给你一个基础数学是如何应用于代码来解决我们的方程和产生输出。