1.考量水平傳播因素的地形重力波拖曳參數(shù)化方法,其特征在于:包含如下步驟,
步驟1:根據(jù)數(shù)值模式的次網(wǎng)格地形h(x,y),低層大氣風速UL和大氣層結(jié)NL,計算氣流經(jīng)過地形的阻擋高度zblk;
步驟2:對阻擋高度zblk以上的次網(wǎng)格地形進行二維傅里葉變換,得到地形的譜分布其中K=(k,l)為水平波數(shù)矢量;
步驟3:從位于阻擋高度zblk之上的第一個模式層開始,進行如下步驟處理,
步驟3.1:根據(jù)數(shù)值模式水平風場V(zk)=[U(zk),V(zk)],以及地形的譜分布計算地形重力波的振幅η(zk),其中zk為第k層的模式高度;
步驟3.2:根據(jù)地形重力波的振幅η(zk),計算波動理查森數(shù)其中為平均氣流的理查森數(shù),Vz為垂直風切,若波動理查森數(shù)小于臨界值Ric,計算地形重力波的飽和振幅ηsat(zk)以及地形重力波水平動量的垂直通量τ(zk),從而重力波被平均氣流吸收的動量通量為若波動理查森數(shù)大于臨界值Ric,繼續(xù)垂直傳播,重復步驟3.1,直至達到模式頂層。
2.如權(quán)利要求1所述的考量水平傳播因素的地形重力波拖曳參數(shù)化方法,其特征在于:所述阻擋高度其中hm為次網(wǎng)格地形的最大高度,F(xiàn)rc為預設的臨界弗雷德數(shù),低層大氣風速UL和大氣層結(jié)NL取次網(wǎng)格地形最大高度以下模式各層的平均值,其中大氣層結(jié)計算公式為其中g(shù)為重力加速度,θ為位溫。
3.如權(quán)利要求1或2所述的考量水平傳播因素的地形重力波拖曳參數(shù)化方法,其特征在于:所述地形重力波的振幅η(zk)通過如下步驟獲取,
A.使地形重力波由nk×nl個波動分量疊加構(gòu)成,其中nk和nl為k和l方向的波分量個數(shù),對于全體波動分量,波數(shù)大小為k=(0.5+ik)Δk,l=(0.5+il)Δl,(ik=0,1,2,...,nk,il=0,1,2,...,nl),其中Δk=2π/L,Δl=2π/L,L為模式單個網(wǎng)格大?。?/p>
B.根據(jù)高斯波束近似方法,波動分量Kc的振幅可表示為,
其中為垂直波數(shù),為水平風場的垂直曲率,為波動位相,為Heaviside函數(shù),為高斯波束振幅,(σk,σl)=Gc(Δk,Δl)為高斯波束寬度,Gc為可調(diào)參數(shù),i為虛數(shù)單位,矩陣A和P以及A的行列式分別為,
在上述公式中,下標c表示對波動分量Kc進行計算,下標0表示位于地表處的物理量;
C.依次對各個波動分量的振幅進行計算,然后疊加,最終可得次網(wǎng)格內(nèi)部地形重力波的振幅為
4.如權(quán)利要求1或2所述的考量水平傳播因素的地形重力波拖曳參數(shù)化方法,其特征在于:所述步驟3.2中臨界理查森數(shù)Ric=0.25時,所述地形重力波飽和振幅ηsat(zk)可通過如下公式進行計算地形重力波水平動量的垂直通量τ(zk)為其中ρ0為地表大氣密度,M和N為次網(wǎng)格地形的格點數(shù),Δx和Δy為次網(wǎng)格地形分辨率,v=(u,v)為波動水平速度,計算公式為
5.如權(quán)利要求2所述的考量水平傳播因素的地形重力波拖曳參數(shù)化方法,其特征在于:Frc取0.5至1。
6.如權(quán)利要求3所述的考量水平傳播因素的地形重力波拖曳參數(shù)化方法,其特征在于:Gc取0.4至0.5。