Современные подходы к моделированию атмосферного пограничного слоя в региональных и мезомасштабных прогностических схемах

Авторы: Шнайдман В.А., Беркович Л.В., Степаненко С.Н.

Год: 2006

Номер: 01

Страницы: 33-47

Аннотация

Описана усовершенствованная модель АПС, предшествующая версия которой успешно используется для параметризации турбулентного обмена в прогностической схеме Российского Гидрометеорологического Центра. Одновременно проанализированы достоинства и ограничения методов воспроизведения внутренней структуры АПС в современных прогностических схемах RAMS и WRF, используемых в США.

Теги: атмосферный пограничный слой; параметризация; прогностические схемы

Список литературы

  1. Беркович Л.В., Тарнопольский А.Г., Шнайдман В.А. Гидродинамическая модель атмосферного и океанического пограничных слоёв. // Метеорология и гидрология. 1997, № 7. — с. 40-52.
  2. Беркович Л.В., Тарнопольский А.Г., Шнайдман В.А. Опыт восстановления внутренней структуры атмосферного пограничного слоя по оперативной метеорологической информации. // Метеорология и гидрология. 1998, — № 7. — с. 31-42.
  3. Монин А.С., Яглом Ф.М. Статистическая гидромеханика. – С.-П.: Гидрометеоиздат, 1992. 693 с.
  4. Степаненко, С. Н. Динамика турбулентно-циркуляционных и диффузионных процессов в нижнем слое атмосферы над Украиной. – Од.: Маяк, 1998. — 284 с.
  5. Тарнопольский А.Г., Шнайдман В.А. Моделирование геофизического пограничного слоя. // Докл. АН Украины. 1993, — №9. – с.114-121.
  6. Шнайдман С.А., Фоскарино О.В. Моделирование пограничного слоя и макротурбулентного обмена в атмосфере. – Л.: Гидрометеоиздат, 1990. — 159 с.
  7. Abdella, K. and Mcfarlane, N. New Second-Order Turbulence Closure Scheme for the Planetary Boundary Layer. // J. Atmos. Sci. 1997, — № 54. — рр. 1850-1867.
  8. Abdella, K. and Mcfarlane, N. Modeling Boundary Layer Clouds with a Statistical Cloud Scheme and a Second-Order Turbulence Closure. // Boundary-Layer Meteorol. 2001, — № 98. — рр. 387-415.
  9. Bacon, D., et. al. A Dynamically Adapting Weather and Dispersion Model: The Operational Multiscale Environmental Model with Grid Adaptivity (OMEGA). // Mon. Wea. Rev. 2000, — № 128. — рр. 2044-2076.
  10. Сa, V., et . al. A K-Epsilon Turbulence Closure Model for the Atmospheric Boundary Layer Including Urban Canopy. // Boundary-Layer Meteorol. 2002,- № 102(3). — рр. 459-490.
  11. Canuto,V. Large Scale Simulation of Turbulence: A Subgrid Scale Model Including Shear, Vorticity, Rotation, and Buoyancy. // J. Ap. Мet. 1994,- № 428. – рр. 729-752.
  12. Сanuto,V., Dubovikov, M. A New Approach to Turbulence. // Intern. J. of Modern Physics. 1997, — v. A, №12. — рр.3121-3152.
  13. Cheng, V., et. al. An Improved Model for Turbulent PBL. // J. Atmos. Sci. 2002, — № 59. – рр. 1550-1565.
  14. Duynkerke, P. Application of E-ε Turbulence Closure Model to the Neutral and Stable Atmospheric Boundary Layer. // J. Atmos. Sci. 1988, — № 44. — рр. 43-54.
  15. Detering, A. and Etling, D. Application of E-ε Turbulence Model to the Atmospheric Boundary Layer. // Boundary-Layer Meteorol. 1985, — № 33. – рр. 113-133.
  16. Deardorff, J. Three–Dimensional Numerical Study of the Height and Mean Structure of a Heated Planetary Boundary Layer. // Boundary- Layer Meteorol. 1974, — № 7. – рр. 81-106.
  17. Deardorff, J. Stratocumulus- Capped Mixed Layers Derived from Three-Dimensional Model. // Boundary-Layer Meteorol. 1980, — № 18. – рр. 495-527.
  18. Freedman, F. and Jacobson, M. Transport-Dissipation Analytical Solutions to the K-Epsilon Turbulence Model and their Role in Predictions of the Neutral ABL. // Boundary-Layer Meteorol., 2002, — № 102(1). – рр.117-138.
  19. Freedman, F. and Jacobson, M. Modification of the Standard Epsilon-Equation for the Stable ABL through Enforced Consistency with Monin-Obukhov Similarity Theory. // Boundary-Layer Meteorol. 2003, — № 106(3). – рр.383-410.
  20. Gerrity, J., et. al. The Numerical Solution of the Mellor-Yamada Level 2.5 turbulent Kinetic Energy Equation in the Eta Model. // Mon. Wea. Rev. 1994, – № 122. — рр. 1640-1646.
  21. Grell, G., Dudhia, J., Stauffer, D. Description of the Fifth-Generation Penn State/NCAR Mesoscale Model (MM5). // NCAR/TN-398+IA, National Center for Atmospheric Research. — 1994, Boulder, CO, p.107.
  22. Helfand, H. and Labraga, J. Design of a Nonsingular Level 2.5 Second-Order Closure Model for Prediction of Atmospheric Turbulence. // J. Atmos. Sci. 1988, — № 45. — рр. 113-132.
  23. Hill, G. Factors Controlling the Size and Spacing of Cumulus Clouds as Revealed by Numerical Experiments. // J. Atmos. Sci. 1974, — № 31. – рр.646-657.
  24. Hong, S. Pan, H. Non-local Boundary Vertical Diffusion in the Medium-Range forecast Model. // Mon. Wea. Rev. 1996, — № 124. – рр. 2223-2339.
  25. Huber, A. et. al. Development and Applications of CFD Simulations in Support of Air Quality Studies Involving Buildings. // 13th Joint Conference on the Applications of Air Pollution Meteorology US EPA. 2004.
  26. Janjic, Z. Nonsingular Implementation of the Mellor-Yamada Level 2.5 Scheme in the NCEP Meso model. // NCEP Office Note, 2002, — No 461, 61 pp.
  27. Jiang, W., et. al. Study on Development and Application of a Regional PBL Numerical Model. // Boundary-Layer Meteorol. 2002, — №104(3). – рр. 491-503.
  28. Lesieur M., et. al. Large-Eddy Simulations оf Turbulence. – New York, Cambridge U. Press, 2005. — p. 219.
  29. Lilly, D. Representation of Small-Scale Turbulence in Numerical Simulation Experiment. // Proceedings of IBM Scientific Computing Symposium on Environmental Sciences, NY. 1967.
  30. Marht, L. Stratified Atmospheric Boundary Layers. // Boundary-Layer Meteorol. 1999, — № 90, -рр. 375-396.
  31. Marht, L. Surface heterogeneity and vertical structure of the boundary layer. // Boundary-Layer Meteorol. 2000,-№ 96(2)–рр.6-33.
  32. Mellor, G. and Yamada T. A Hierarchy of Turbulence Closure Models for Planetary Boundary Layers. // J. Atmos. Sci., 1974, — №31. – рр.1791-1806.
  33. Mellor, G. and Yamada T. Development of Turbulent Closure Model for Geophysical Fluid Problems. //Rev. Geophys. Space Phys. 1982, — № 20. – рр.851-875.
  34. Michalakes, J., et. al. The Weather Research and Forecast Model. // Eleventh ECMWF Workshop, Reading, U.K. 2004.
  35. Moeng, C. and Wyngaard J. Evaluation of Turbulent and Dissipation Closures in Second-Order Modelling. // J. Atmos. Sci. 1989, — № 46. – рр. 2311-2330.
  36. Nakanish, M. Improvement of the Mellor-Yamada Turbulence Closure Model Based on Large-Eddy Simulation Data. // Boundary-Layer Meteorol., 2001, — № 99(3). – рр.349-378.
  37. Pielke, R., et. al. A Comprehensive Meteorological Modeling System-RAMS. // Meteor. Atmos. Phys. 1992, — № 49. – рр.69-91.
  38. Scamarock, W. A Description of the Advanced Research WRF Version 2. // NCAR Technical Note, NCAR/TN-468+STR. 2005.
  39. Smagorinsky, J. General Circulation Experiment with the Primitive Equations, Mon. Wea. Rev. 1963, — №91. — рр.99- 165.
  40. Young Shi, et. al. Three-Dimensional Non-Hydrostatic Numerical Simulation for PBL. // Boundary-Layer Meteorol. 2000, — №106(3). — рр. 383-410.
  41. Zilitinkevich,S. and Baklanov, A. Calculation of the Height of the Stable Boundary Layer in Practical Applications. // Boundary- Layer Meteorol. 2002, — № 105(3). — рр. 389-409.
Скачать полный текст (PDF)