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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