【正文】 Organic Materials 14 Water 15 Bedrock 16 Other 17 No data 17 定義中尺度區(qū)域 為了定義中尺度區(qū)域有一些關(guān)鍵參數(shù)必須被給定 ? 地圖投影方式：三種類型可選 蘭博托正形等角投影 極射赤面立體投影 莫卡托投影 ? 粗糙區(qū)域的參數(shù) 中心經(jīng)緯度 擴(kuò)展區(qū)域信息（用于客觀分析） 區(qū)域大小 格點(diǎn)距離（公里） ? 嵌套區(qū)域參數(shù) 在母區(qū)域中格點(diǎn)（ 1， 1）的位置 母區(qū)域 ID 區(qū)域大小 格點(diǎn)距離（公里） 中尺度網(wǎng)格經(jīng)緯度范圍是： 在定義嵌套網(wǎng)格時(shí)有一些限制 嵌套區(qū)域開始結(jié)束點(diǎn)都在粗糙區(qū)域格點(diǎn)上，無論是單向還是雙向嵌套。 REGRID 模塊處理等壓面和水平分析場數(shù)據(jù)。目的是為了個(gè)體用戶能夠容易的血他們自己的數(shù)據(jù)往模式里。 REGRIDDER 模塊的輸出 REGRIDDER 模塊產(chǎn)生了一個(gè)文件稱為“ REGRID_DOMAIN“這個(gè)文件包括單個(gè)區(qū)域每一時(shí)間段的數(shù)據(jù)，這個(gè)文件是 MM5V3 格式， PREGRID 模塊的 VTABLE 22 PREGRID 模塊旨在讀不同數(shù)據(jù)格式的文件，既然許多數(shù)據(jù)設(shè)置是存檔的并以 GRIB 格式分布，那么我們讀的非 GRIB 格式的數(shù)據(jù)同樣可以用到這些方法來描述給定的場。下面是一個(gè)例子 GRIB | Level | Level | Level | REGRID | REGRID | REGRID Code | Code | 1 | 2 | Name | Units | Description ++++++ 11 | 100 | * | | T | K | Temperature 11 | 105 | 2 | | T | K |Temperature 2 米 前四列是 GRIB 方法描述，后三列是 MM5方法描述。作為第一 猜測場輸入到 RAWINS 模塊的分析數(shù)據(jù)通常是來源于 REGRID 模塊的低精度輸出數(shù)據(jù)。 25 INTERPF 模塊的流程 ? 輸入 REGRID ,RAWINS ,LITTLE_R,或 INTERPB 的輸出數(shù)據(jù) ? 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 ? 靜力垂直插值 ? u,v,RH 在氣壓坐標(biāo)中的線性化 ? ? 在氣壓坐標(biāo)中的線性化 ? 去除虛假信息 ? 計(jì)算基本狀態(tài)量 ? 計(jì)算垂直速度 W ? 重新插值 u,v,t,Qv ? 計(jì)算擾動(dòng)氣壓 ? 為產(chǎn)生下邊界條件文件保存 Tsfc 和 SST 的每天平均值 ? 輸出當(dāng)前數(shù)據(jù) ? 為產(chǎn)生初始條件輸出插值數(shù)據(jù) ? 輸出數(shù)據(jù)為產(chǎn)生下邊界條件文件 26 表面氣壓計(jì)算 靜力垂直插值 去除虛假信息 基本狀態(tài)量計(jì)算 以 上四部分參見我那兒的一篇文章 菲靜力模式的初始化 INTERPF 模塊首先產(chǎn)生一個(gè)靜力輸入文件在靜力 SIGMA 坐標(biāo)下，這個(gè)坐標(biāo)是基于實(shí)際水平氣壓而沒有參考?xì)鈮旱模瑸榱顺跏蓟瘮?shù)據(jù)以適應(yīng)菲靜力模式，更進(jìn)一步的垂直插值需要移動(dòng)到菲靜力 Sigma 坐標(biāo)下。具有高分辨率地表分類資料的用戶能夠發(fā)現(xiàn)在夏天有熱湖效應(yīng)。 上；垂直方向上，除垂直速度定義在整 ? 層上 ，其余變量均定義在半 ? 層上。參見 NESTDOWN 模塊。 6. NESTDOWN 模塊 用途 NESTDOWN 模塊主要是把 Sigma 坐標(biāo)的數(shù)據(jù)從粗糙網(wǎng)格插值到精細(xì)網(wǎng)格上。 horizontal interpolation choice: 1 = overlapping parabolic, BINT (fast), 2 = positive definite, SINT (slow) RECORD6 USE_MM5_LOWBDY T/F flag, use the information inside the input file to build the LOWBDY file。實(shí)際上大多數(shù) MM5 數(shù)據(jù)的后處理 是和診斷、可視化工具交互使用的。兩者唯一的不同在地形高度上，如果垂直嵌套被要求，那么新 Sigma 坐標(biāo)下的基本狀態(tài)量的分布也要被計(jì)算，但僅僅是對于細(xì)網(wǎng)格。雙向嵌套和單向嵌套的不同就是有反饋，而且這種反饋允許嵌套區(qū)域影響母區(qū)域的結(jié)果，從而導(dǎo)致輸出邊界條件精度的提高。這些資料作為模式的下邊界條件。 MM5 模式基本方程 在 Sigma 坐標(biāo)下菲靜力模式的基本方程表示如下： ? 氣壓方程 ? 水平動(dòng)量方程 29 ? 垂直動(dòng)量方程 ? 熱力學(xué)方程 其中水平對流項(xiàng)為： 這里 散度項(xiàng)表示為： 與 MM4 相比， MM5 模式方程的垂直速度場和擾動(dòng)氣壓場均須預(yù)報(bào)，同時(shí)還必須處理聲波。再不選擇 LSM 模式這個(gè)場被作為不變的深層土壤溫度。 INTERPF 模塊可在下列平臺運(yùn)行： Compaq/Alpha, Cray, DEC, Fujitsu, HP, IBM, SGI, Sun and PC running Linux。最后的中間文件被寫。這些列表本質(zhì)是從 GRIB 方法到 MM5 系統(tǒng)方法的轉(zhuǎn)換。一種方法就是運(yùn)行 REGRIDDER模塊看看有什么錯(cuò)誤信息。模塊之間的信息交互是通過一個(gè)簡單格式的中間媒介文件完成的。 重新設(shè)置嵌套區(qū)域邊界值 插值母區(qū)域的地形高度到嵌套區(qū)域網(wǎng)格點(diǎn)，用單調(diào)插值（比率 =3）用滑動(dòng)拋物線插值（比率 =3） 對于嵌套區(qū)域邊界行與列 1 到 3（雙向） 1 到 4（單向）地形高度值由母區(qū)域值代替 對于行與列 4 到 6（雙向） 5 到 7（單向）嵌套區(qū)域地形高度值與母區(qū)域值混合 反饋 在雙向嵌套應(yīng)用中嵌套區(qū)域會(huì)反饋的地形、地表分類和其它地形場的內(nèi)部值將重寫到母區(qū)域上，這些地性值對于所有區(qū) 域都是一致的，從高級別的嵌套區(qū)域到粗糙區(qū)域這一工作一直被作。 輸入數(shù)據(jù)的來源和文件大小 9 ? 高度 地形高度數(shù)據(jù) 分辨率 數(shù)據(jù)來源 覆蓋范圍 大?。?bytes） 1 deg. ( km) USGS Global 129,600 30 min. ( km) USGS Global 518,400 10 min. ( km) USGS Global 4,665,600 5 min. ( km) USGS Global 18,662,400 2 min. ( km) USGS Global 116,640,000 Tiled 30 sec. ( km)** GTOPO30 by . Geological Survey39。如果地表模式 LSM 在 MM5 中應(yīng)用時(shí)，附加資料如土壤類型、植被分布率、每年深層土壤溫度將被產(chǎn)生。此外如果積雪覆蓋著一項(xiàng)被設(shè)置，表面特性相應(yīng)的被改動(dòng)。第二個(gè)應(yīng)用，四維數(shù)據(jù)設(shè)置是一種產(chǎn)生動(dòng)態(tài)平衡分析的方法， 在一個(gè)拓展是段張弛逼近數(shù)據(jù)同化過程中這種方法包含流程中的實(shí)際連續(xù)性和地轉(zhuǎn)風(fēng)與熱量風(fēng)的平衡。 5. 四維數(shù)據(jù)同化 拓展時(shí)間上的的數(shù)據(jù)可以輸入到模式中，四維數(shù)據(jù)同化只是模式中的一個(gè)選項(xiàng)。 4 4. 側(cè)邊界條件 在運(yùn)行任何區(qū)域數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式中，都要求有側(cè)邊界條件， mm5 模式中所有的四個(gè)邊界條件被指定為水平風(fēng)速、溫度、壓強(qiáng)和濕度場，如果需要可能指定一些微物理場（比如云）作為邊界條件。 從圖 可以看出嵌套區(qū)域被給定一個(gè)嵌套級別（如區(qū)域 2， 3），而且嵌套區(qū)域之間也可以相互覆蓋。 ?用來定義模式水平層： p 是氣壓， pt 是頂層氣壓， ps 是表面氣壓。 TERRAIN 和 REGRID 模塊用來處理在麥卡托或蘭博托或極射赤面投影下，地形數(shù)據(jù)和等壓面氣象數(shù)據(jù)從規(guī)則經(jīng)緯網(wǎng)格點(diǎn)到高分辨可變中尺度區(qū)域的水平插值。 圖 是整個(gè) mm5 模式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，它表現(xiàn)了模式的模塊次序、數(shù)據(jù)流程以及各模塊主要功能的簡短說明。中間層是隨著氣壓的減小趨向頂層氣壓逐漸變得平坦（如圖 ）。圖 時(shí)其中的一種配置，對于雙向交互作用的區(qū)域，它們的嵌套比率為 3： 1，所謂的雙向就是嵌套區(qū)域邊界條件的輸入來自于粗糙區(qū)域，而嵌套區(qū)域?qū)Υ植趨^(qū)域又有反饋。單向嵌套區(qū)域也可能被初始化在增強(qiáng)數(shù)據(jù)分辨率和地形分辨率的條件下。雙向嵌套邊界條件與單向是相似的，但每粗糙區(qū)域一個(gè)時(shí)步他就會(huì)更新，而且沒有松弛區(qū)域。結(jié)果表明相對于 5 靜態(tài)初始化附加數(shù)據(jù)對預(yù)報(bào)是有益的。模式每個(gè)格點(diǎn)單元被分派一種地表資料，從而決定了表面特性如反射率、粗糙長度、長波反射率、熱容量和濕度等。 8. 運(yùn)行模式系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù) 因?yàn)?mm5 模式系統(tǒng)首先是為實(shí)時(shí)資料研究設(shè)計(jì)的，因而它需要以 下資料來運(yùn)轉(zhuǎn)： ? 地形資料和地表分類資料 ? 網(wǎng)格大氣資料至少有以下幾種：海平面氣壓、風(fēng)、溫度、相對濕度、位勢高度，氣壓分層：表面氣壓、 1000、 850、 700、 500、 400、 300、 250、200、 150、 100mb ? 觀測資料 模式中提供了一些基本的地形、地表分類和全球覆蓋但分辨率可變的植被數(shù)據(jù)，關(guān)于怎樣從 NCAR 上獲得資料，請查閱網(wǎng)站 : 6 二、 模式分模塊介紹 TERRAIN 模塊 用途 mm5 模式系統(tǒng)中的第一個(gè)模塊是 TERRAIN，這個(gè)模塊水平插值規(guī)則經(jīng)緯度上的地形高度和植被（地表分類資料）到指定的中尺度區(qū)域上，如圖 。 ? 所有原始數(shù)據(jù)文件都是直接路徑 ? 所有數(shù)據(jù)都被假定在格點(diǎn)中央上是有效的，因此有 360*180 個(gè) 1度數(shù)據(jù)點(diǎn)，360*2*180*2 個(gè) 30 分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)， 360*120*180*120 個(gè) 30秒數(shù)據(jù)點(diǎn)。在地形高度、地表資料、和其他地形資料準(zhǔn)備好后，接下來的工作就是使得這些資料與地形匹配。這些任務(wù)主要被分為兩個(gè)部分： 1） 數(shù)據(jù)輸入 2） 數(shù)據(jù)插值到 MM5 格點(diǎn)上 數(shù)據(jù)輸入 的任務(wù)是由模塊 PREGRID 處理，而把數(shù)據(jù) 插值到 MM5 格點(diǎn)上的任務(wù)由模塊 REGRIDDER 完成。當(dāng)你 建立并運(yùn)行了 PREGRID 模塊，你必須檢查一下你傳輸給 REGRIDDER模塊的文件。 PRIGRID VTable 就是我們所要做這一工作的一些方法。時(shí)間插值被執(zhí)行來填充時(shí)間段內(nèi)的缺少值。 INTERPF 模塊接收REGRID ,RAWINS ,LITTLE_R,或 INTERPB 的輸出數(shù)據(jù)，作為產(chǎn)生模式初始條件、側(cè)邊界條件、下邊界條件的輸入。 表面大氣溫度是輸入等壓面的表面溫度場或是最低等 s 面溫度場。 1= surface pressure from diurnally averaged surface temp RECORD5 IFDATIM INTEGER, number of time periods of initial condition output required (only 1 is necessary if not doing analysis nudging), 1 is the magic value that means output all of the time periods 5 MM5 模塊 用途 ? 這是一個(gè)區(qū)域數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng) ? MM5 能夠被用于廣泛的理論和實(shí)時(shí)研究，包括對季風(fēng)、颶風(fēng)、旋風(fēng)預(yù)測模擬和四維同化應(yīng)用 ? 對于較小的 ??, 尺度（ 2~200 公里）， MM5 能夠被用來研究中尺度對流系統(tǒng)、前向風(fēng)、登陸風(fēng)、山峽谷環(huán)流和城市熱島效應(yīng)。 ? FritschChappell積云對流參數(shù)化方案 ? KainFritsch 積云對流參數(shù)化方案 ? BettsMiller積云對流參數(shù)化方案 ? KainFritsch 2積云對流參數(shù)化方案 行星邊界層物理參數(shù)化（ IBLTYP） ? 0 無行星邊界層通量 ? 1 Buld PBL總體空氣動(dòng)力學(xué)參數(shù)化 ? 2 高分辨率 Blackadar 行星邊界層參數(shù)化 ? 3 BurkThompson 行星邊界層參數(shù)化 ? 4 Eta 模式行星邊界層參數(shù)化 ? 5 MEF 行星邊界層參數(shù)化（ ISOIL=1 或 2） ? 6 GaynoSeaman 行星邊界層參數(shù)化 ? 7 PleimChang 行星邊界層參數(shù)化 濕度垂直擴(kuò)散（ IMVDIF=1） 熱量粗糙長度（ IZ0TOPT=0,1,2） 顯示水汽方案的選擇（ IMPHYS） ? 1 干過程 ? 2 穩(wěn)定性降水 ?