数值预报产品怎么使用

概论与资料的预处理

数值预报及其产品应用技术

制作人员：曹宁 劣手：曹刚

概论与资料的预处理

大气演变过程的复杂性大气并没有向我们展现出类 似潮汐变化那种类型的周 期性，因此我们无法采用 像潮汐预报那样的方法来 预报天气。我们没有发现 大气在某一特定时刻的状 态不另一时刻的状态之间 存在一系列简单的因果关 系。 Charney, 1951, 运用数值方法的动力预报

非线性 多尺度 多圈层 相变(跃变) 多种强迫和反馈 动力、物理和化学综合Page 2

概论与资料的预处理

气象预报要解决的三方面问题 当前的天气或气候信息 天气或气候的演变规律

从已知预报未来的手段

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概论与资料的预处理

天气预报 – 数值预报之前

建立在地面与少数 高空观测基础上的主 观技术 极端天气事件的预 报时效很少能超过12 小时 June 15, 1944Page 4

概论与资料的预处理

传统方法的局限

天气学方法(19世纪中叶)

统计学方法客观的需要：客观、定量、准确…….

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概论与资料的预处理

解决气象问题比较可行的方法是： 把大气的演变规律近似表示为一组数学方程式 根据从有限观测中得到的当前大气的初始状态 在已知或设定的强迫条件(包括边界条

第一章 习题

1. 试证明球坐标系中单位矢量i的个别变化率为。

di?urcos???sin?j?cos?k dt??

2. 试说明局地直角坐标系(即z坐标系)中的运动方程与球坐标系中的运动方程有何异同? 3. 在等压面p与p??p之间有一气柱,其横截面积为?x?y,气柱内的空气质量为?M。试根据该气柱在运动过程中其质量守恒的原理导出P坐标系中的连续方程为

?u??v?y??w?p?0 ?x

4. 应用?x,y,z,t?、?x,y,p,t?两坐标系因变量F偏微商的转换关系式（1.69）和（1.78）证明

?dF??dF??????dt?z?dt?p ?5. 应用?x,y,p,t?、?x,y,?,t?两坐标系因变量偏微商的转换关系式（1.113）和（1.117）把P坐标系中的连续方程

?u??v??w?p?0 ?x?y转换到?坐标系中去。

6. 应用?坐标系中的连续方程（1.126）把该坐标系中分量形式的水平运动方程写成通量形式。

7. 已知小尺度运动系统龙卷的物理变量特征尺度为：L~10米，D~10米，U~

现代数值天预报编程实习 正压原始涡度方程模式

正压原始涡度方程模式预报实习 Abstract

Taking 500hPa isobaric surface geopotential height field in Northeast China and North China regions in April 29, 1973 08 am (beijing) as the initial field ,by using the primitive barotropic vorticity equations in Lambert conformal projection coordinate,

We produced 500hPa geopotential height forecasts in next 24 hours in the limited areas. Ultra-relaxation sequence of iterations were used to calculate the potential tendencies in inner-g

南京信息工程大学 正压原始方程模式实验（实习）

报告

实验（实习）名称 正压原始方程模式 实验（实习）日期 2010.6.1 得分 指导教师 邵海燕

系 大气科学 专业 大气科学 年级 08 班次 2 姓名 马嘉理 学号 20081301057 一、 实验目的

利用五点正逆平滑共式和地转风初始值的公式来计算初始场和预报值并且利用所学的数值预报中有关的相关知识利用FORTRAN编写出计算地转风初值的程序和计算五点正逆平滑的程序并且利用GRADS来画图

二、实习要求

mbpm1.for为提供学生上机实习用的正压原始方程模式，程序中删去了计算地转风的子程序，也删去了五点平滑（正逆平滑）的子程序。

同学们需要先编写五点平滑的子程序，在保证能够得到正确结果的前提下（是否正确得作图给老师看），再去编写地转风初值的子程序。

在未编写地转风初值的子程序前，地转风初值可由数据文件

ua.dat和va.dat提供（见程序说明）。

编写完地转风初值子程序后，需将我提供的数据文件ua.dat和va.dat删去，此时的

南京信息工程大学大气科学专业《数值天气预报》试卷（A）

年级― ――― 班级―― ― 任课教师： 姓名―― ――― 学号 成绩

1、 请写出σ坐标的定义？并给出水平气压梯度力在σ坐标下的形式？（8分） 2、 大气数值模式可以分为哪几类？（8分）

3、 已知地图投影直角坐标系中x和y方向的地图投影放大系数分别为m和n，请写出

??散度??V、标量平流V??A的表达式。（8分）

?2A4、 请写出的差分形式。（8分）

?u?u?c?0?t?x5、 对于一维平流方程：（其中c为常数），时间、空间均采用向前差分格

式，写出对应的差分方程，并讨论其稳定性。（15分） 6、 请详细说明用数值方法求解准地转正压模式的具体计算步骤。（8分）

Ftt7、 请写出方程

?uFx??vF?y?0xxy对应的差分格式。（10分）

??、8、 设一维变量Fi可表示为如下谐波形式：Fi?C?Fcos?kxi???，其中C为一常数，Fk和?分别为谐波的振幅、波数和位相，空间三点平滑算子定义为

~xSFi?Fi??Fi?1?2Fi?Fi?1?2，（1）请导出空间三点平滑响应函数的表达式；（2）试证

明：当S=1/2时，三点平滑可以完全滤除原谐波中波长为L=2?x的波动。（15分

南京信息工程大学大气科学专业《数值天气预报》试卷（A）

年级― ――― 班级―― ― 任课教师： 姓名―― ――― 学号 成绩

1、 请写出σ坐标的定义？并给出水平气压梯度力在σ坐标下的形式？（8分） 2、 大气数值模式可以分为哪几类？（8分）

3、 已知地图投影直角坐标系中x和y方向的地图投影放大系数分别为m和n，请写出

散度??V、标量平流V??A的表达式。（8分）

24、 请写出?A的差分形式。（8分）

???u?u?c?0?t?x5、 对于一维平流方程：（其中c为常数），时间、空间均采用向前差分格

式，写出对应的差分方程，并讨论其稳定性。（15分） 6、 请详细说明用数值方法求解准地转正压模式的具体计算步骤。（8分）

Ftt7、 请写出方程

?uFx??vF?y?0xxy对应的差分格式。（10分）

??、8、 设一维变量Fi可表示为如下谐波形式：Fi?C?Fcos?kxi???，其中C为一常数，Fk和?分别为谐波的振幅、波数和位相，空间三点平滑算子定义为~xSFi?Fi??Fi?1?2Fi?Fi?1?2，（1）请导出空间三点平滑响应函数的表达式；（2）试证

明：当S=1/2时，三点平滑可以完全滤除原谐波中波长为L=2?x的波动。（15分

《数值天气预报》复习提纲

第一章 基本方程

1、什么是数值天气预报？

2、数值天气预报包含哪些主要内容？ 3、大气的基本方程由哪些方程构成？

4、球坐标系、局地直角坐标系（即Z坐标系）、P坐标系和?坐标系的方程组的优缺点？

5、根据水平运动方程的形式，可将数值模式分为哪几类？过滤模式和原始方程模式有何区别？

?之间所6、由?坐标系的定义推导出p坐标系的垂直速度?和?坐标系的垂直速度?满足的关系式？

7、请写出水平气压梯度力在σ坐标系下的形式？

第二章 地图投影

1、 地图投影的基本概念（地图投影放大系数，标准纬度、正形投影、圆锥常数等） 2、 常见的三种地图投影及其基本特点。熟悉三种地图投影放大系数的公式。 3、 正交曲线坐标系的特点及其矢量运算关系式。

4、 拉密系数的概念及意义。地图投影坐标系的拉密系数是什么？ 5、 如何从正交曲线坐标系的方程推导出地图投影Z坐标系的方程。 6、 如何推导地图投影P坐标系的连续方程。

?7、 请写出水平散度??V在地图投影坐标系的展开式。

8、请将气压梯度力?1??p表示为地图投影（X，Y, Z , t）坐标系的表达式？

第三章 数值计算方法

1、 会根据要求建立微分方程对应的差分方程。

2、 什

南京信息工程大学大气科学专业《数值天气预报》试卷（A）

年级― ――― 班级―― ― 任课教师： 姓名―― ――― 学号 成绩

1、 请写出σ坐标的定义？并给出水平气压梯度力在σ坐标下的形式？（8分） 2、 大气数值模式可以分为哪几类？（8分）

3、 已知地图投影直角坐标系中x和y方向的地图投影放大系数分别为m和n，请写出

??散度??V、标量平流V??A的表达式。（8分）

?2A4、 请写出的差分形式。（8分）

?u?u?c?0?t?x5、 对于一维平流方程：（其中c为常数），时间、空间均采用向前差分格

式，写出对应的差分方程，并讨论其稳定性。（15分） 6、 请详细说明用数值方法求解准地转正压模式的具体计算步骤。（8分）

Ftt7、 请写出方程

?uFx??vF?y?0xxy对应的差分格式。（10分）

??、8、 设一维变量Fi可表示为如下谐波形式：Fi?C?Fcos?kxi???，其中C为一常数，Fk和?分别为谐波的振幅、波数和位相，空间三点平滑算子定义为

~xSFi?Fi??Fi?1?2Fi?Fi?1?2，（1）请导出空间三点平滑响应函数的表达式；（2）试证

明：当S=1/2时，三点平滑可以完全滤除原谐波中波长为L=2?x的波动。（15分

ECLIPSE 油藏数值模拟软件 使用经验

第一：ECLIPSE 介绍

ECLIPSE100,ECLIPSE300和FrontSim是主模拟器。ECLISPE100是对黑油模型进行计算，ECLISPE300是对组分模型和热采模拟进行计算，FrontSim是流线法模拟器。前处理模块有Flogrid,PVTi,SCAL,Schedule,VFPi等。Flogrid用于为数值模拟建立模拟模型，包括油田构造模型和属性模型；PVTi用于为模拟准备流体的PVT参数,对于黑油模型，主要是流体的属性随地层压力的变化关系表，对于组分模型是状态方程；SCAL为模型准备岩石的相渗曲线和毛管压力输入参数；Schedule处理油田的生产数据，输出ECLIPSE需要的数据格式（关键字）；VFPi是生成井的垂直管流曲线表，用于模拟井筒管流。ECLIPSE OFFICE和FLOVIZ是后处理模块，进行计算曲线和三维场数据显示和分析，ECLIPSE OFFICE同时也是ECLIPSE的集成平台。

对于初学者，不但要学主模型，也需要学前后处理。对于ECLISPE的初学者，应该先从ECLISPE OFFICE学起，把ECLISPE OFFICE的安装练习做完。然后再去学

ECLIPSE 油藏数值模拟软件 使用经验

第一：ECLIPSE 介绍

ECLIPSE100,ECLIPSE300和FrontSim是主模拟器。ECLISPE100是对黑油模型进行计算，ECLISPE300是对组分模型和热采模拟进行计算，FrontSim是流线法模拟器。前处理模块有Flogrid,PVTi,SCAL,Schedule,VFPi等。Flogrid用于为数值模拟建立模拟模型，包括油田构造模型和属性模型；PVTi用于为模拟准备流体的PVT参数,对于黑油模型，主要是流体的属性随地层压力的变化关系表，对于组分模型是状态方程；SCAL为模型准备岩石的相渗曲线和毛管压力输入参数；Schedule处理油田的生产数据，输出ECLIPSE需要的数据格式（关键字）；VFPi是生成井的垂直管流曲线表，用于模拟井筒管流。ECLIPSE OFFICE和FLOVIZ是后处理模块，进行计算曲线和三维场数据显示和分析，ECLIPSE OFFICE同时也是ECLIPSE的集成平台。

对于初学者，不但要学主模型，也需要学前后处理。对于ECLISPE的初学者，应该先从ECLISPE OFFICE学起，把ECLISPE OFFICE的安装练习做完。然后再去学