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第1章 大气运动方程组1

1.1 基本方程组1

1.2 静力情况下垂直坐标变换11

1.3 非静力情况下垂直坐标变换21

1.4 地图投影坐标系29

1.5 地图投影放大系数33

复习思考题39

第2章 有限差分法41

2.1 有限差分和截断误差42

2.2 平流方程初值问题的数值解44

2.3 相容性、收敛性、稳定性51

2.4 分析计算稳定性方法53

2.5 有限离散下的误差58

2.6 时间差分格式68

2.7 原始方程模式的时间积分方案81

2.8 平滑与滤波90

2.9 非线性计算不稳定92

2.10 椭圆型方程与张弛法94

2.11 守恒差分格式的构造97

2.12 模式的网格设计102

复习思考题114

第3章 变量配置116

3.1 水平变量配置对惯性重力波的影响116

3.2 水平变量配置对Rossby波的影响127

3.3 静力模式中垂直网格计算频散性139

3.4 非静力模式中垂直网格计算特性147

3.5 三维网格计算频散性162

3.6 空间分辨率和空间差分精度对水平网格性能的影响191

复习思考题202

第4章 正压原始方程模式203

4.1 历史回顾203

4.2 过滤模式205

4.3 正压原始方程模式211

4.4 正压原始方程模式的物理属性213

4.5 守恒空间差分格式的构造218

4.6 正压原始方程模式的计算方案229

复习思考题232

第5章 斜压原始方程模式233

5.1 模式方程组及其积分关系233

5.2 垂直差分格式的构造237

5.3 水平气压梯度力的计算方法245

5.4 斜压原始方程模式计算方案249

5.5 WRF模式简介252

复习思考题257

第6章 初始条件与边界条件259

6.1 初值处理的必要性259

6.2 静力初始化方法260

6.3 动力初始化方法262

6.4 正规模初始化方法267

6.5 变分初始化方法271

6.6 初始化方法的比较与存在的问题275

6.7 水平侧边界条件277

复习思考题282

第7章 谱模式283

7.1 谱方法基础283

7.2 球面谱模式的基础知识288

7.3 离散傅里叶变换与勒让德变换294

7.4 正压涡度方程谱模式302

复习思考题306

第8章 常用球面网格及离散方法307

8.1 球面网格307

8.2 阴阳网格及其处理方法313

8.3 二十面体六边形网格与地转适应324

复习思考题345

第9章 物理过程参数化346

9.1 平均运动方程组和次网格过程346

9.2 大尺度凝结降水的计算方法348

9.3 积云对流参数化351

9.4 边界层过程的处理方法375

9.5 地表面的处理方法388

9.6 云微物理过程396

复习思考题402

第10章 资料同化基本理论与方法403

10.1 概述403

10.2 资料处理与质量控制406

10.3 逐步订正法410

10.4 资料同化的理论基础415

10.5 最优插值418

10.6 三维与四维变分资料同化421

10.7 下降算法427

10.8 集合卡尔曼滤波431

10.9 集合变分同化方法432

10.10 大气遥感资料的同化与快速辐射传输算子434

复习思考题437

第11章 集合预报438

11.1 集合预报的初始扰动技术440

11.2 集合预报模式扰动的发展448

11.3 集合预报产品450

11.4 质量评估检验方法451

复习思考题459

参考文献460

附录A：标准大气中重力加速度、气压、气温、空气密度随高度的变化478

附录B：常数表480