为什么WRF最常配置为3:1嵌套比例?

Question

在WRF应用中，嵌套域一直被用于天气/空气质量建模，为感兴趣地点提供了更好的分辨率。下图说明了这一点:

我注意到，外部(粗)域和内部(细)域之间的网格分辨率的比例总是设置为3:1。

在物理过程或计算方面有什么原因吗?3:1的比例是否有助于边界之间的相互作用?

Answer 1

要理解为什么嵌套比为3优于嵌套比为2，有必要了解WRF的以下两个特征:

1)栅格为Arakawa c交错:质点位于细胞中心，u- velocity位于细胞东西向边缘，v- velocity位于细胞南北向边缘。看到Mesinger和Arakawa 1976第四章对荒川蹒跚作了很好的描述和说明。WRF在计算机内存中的网格是这样的:

+-------+-------+-------+ | v v | | | j = 3 | | | | | u p u p | | u p  | +-------+-------+-------+ | v v | | | j = 2 | | | | | u p u p | | u p  | +-------+-------+-------+ | v v | | | j = 1 | | | | | u p u p | | u p  | +-------+-------+-------+ 我= 1 = 2 = 3

因此,p (1,1)在地理位置上位于$\Delta x /2$u (1)$\ x /2$ southv (1,1)．

2)为了计算效率和准确性，将子(嵌套)域的数据复制到父域。这与从父节点到子节点的数据相反，后者是插值的。有关更多细节，请参阅WRF Registry文档byMichalakes和Schaffer．

由于上述两种情况，使用3而不是2的嵌套比在计算上更有效和准确。在下面的例子中，为了简单起见，对于2:1的嵌套比例和1-d的情况，u值只是简单地从子数组复制到父数组，因为这些点保证在两个网格之间重叠。注意p点不重叠和子p值必须内插到父节点。这导致了2美元x美元波长质量的计算开销和数值阻尼:

孩子u p u p u p u  +-------+-------+-------+ | \ / | | \ / | | \ / | v v v父U P U  +---------------+

然而，在3:1的嵌套比例中，速度点和质量点都有重叠，简单的复制是可行的:

孩子u p u p u p u  +-------+-------+-------+ | | | | | | v v v父U P U  +-----------------------+