【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)域有一些關鍵參數必須被給定 ? 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 中心經緯度 擴展區(qū)域信息（用于客觀分析） 區(qū)域大小 格點距離（公里） ? 嵌套區(qū)域參數 在母區(qū)域中格點（ 1， 1）的位置 母區(qū)域 ID 區(qū)域大小 格點距離（公里） 中尺度網格經緯度范圍是： 在定義嵌套網格時有一些限制 嵌套區(qū)域開始結束點都在粗糙區(qū)域格點上，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據。目的是為了個體用戶能夠容易的血他們自己的數據往模式里。 REGRIDDER 模塊的輸出 REGRIDDER 模塊產生了一個文件稱為“ REGRID_DOMAIN“這個文件包括單個區(qū)域每一時間段的數據，這個文件是 MM5V3 格式， PREGRID 模塊的 VTABLE 22 PREGRID 模塊旨在讀不同數據格式的文件，既然許多數據設置是存檔的并以 GRIB 格式分布，那么我們讀的非 GRIB 格式的數據同樣可以用到這些方法來描述給定的場。下面是一個例子 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 模塊的分析數據通常是來源于 REGRID 模塊的低精度輸出數據。 25 INTERPF 模塊的流程 ? 輸入 REGRID ,RAWINS ,LITTLE_R,或 INTERPB 的輸出數據 ? 坐標轉換 ? 靜力垂直插值 ? u,v,RH 在氣壓坐標中的線性化 ? ? 在氣壓坐標中的線性化 ? 去除虛假信息 ? 計算基本狀態(tài)量 ? 計算垂直速度 W ? 重新插值 u,v,t,Qv ? 計算擾動氣壓 ? 為產生下邊界條件文件保存 Tsfc 和 SST 的每天平均值 ? 輸出當前數據 ? 為產生初始條件輸出插值數據 ? 輸出數據為產生下邊界條件文件 26 表面氣壓計算 靜力垂直插值 去除虛假信息 基本狀態(tài)量計算 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 模塊首先產生一個靜力輸入文件在靜力 SIGMA 坐標下，這個坐標是基于實際水平氣壓而沒有參考氣壓的，為了初始化數據以適應菲靜力模式，更進一步的垂直插值需要移動到菲靜力 Sigma 坐標下。具有高分辨率地表分類資料的用戶能夠發(fā)現在夏天有熱湖效應。 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 坐標的數據從粗糙網格插值到精細網格上。 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。實際上大多數 MM5 數據的后處理 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 坐標下的基本狀態(tài)量的分布也要被計算，但僅僅是對于細網格。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)域的結果，從而導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 坐標下菲靜力模式的基本方程表示如下： ? 氣壓方程 ? 水平動量方程 29 ? 垂直動量方程 ? 熱力學方程 其中水平對流項為： 這里 散度項表示為： 與 MM4 相比， MM5 模式方程的垂直速度場和擾動氣壓場均須預報，同時還必須處理聲波。再不選擇 LSM 模式這個場被作為不變的深層土壤溫度。 INTERPF 模塊可在下列平臺運行： Compaq/Alpha, Cray, DEC, Fujitsu, HP, IBM, SGI, Sun and PC running Linux。最后的中間文件被寫。這些列表本質是從 GRIB 方法到 MM5 系統(tǒng)方法的轉換。一種方法就是運行 REGRIDDER模塊看看有什么錯誤信息。模塊之間的信息交互是通過一個簡單格式的中間媒介文件完成的。 重新設置嵌套區(qū)域邊界值 插值母區(qū)域的地形高度到嵌套區(qū)域網格點，用單調插值（比率 =3）用滑動拋物線插值（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 在雙向嵌套應用中嵌套區(qū)域會反饋的地形、地表分類和其它地形場的內部值將重寫到母區(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。 輸入數據的來源和文件大小 9 ? 高度 地形高度數據 分辨率 數據來源 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 中應用時，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生。此外如果積雪覆蓋著一項被設置，表面特性相應的被改動。第二個應用，四維數據設置是一種產生動態(tài)平衡分析的方法， 在一個拓展是段張弛逼近數據同化過程中這種方法包含流程中的實際連續(xù)性和地轉風與熱量風的平衡。 5. 四維數據同化 拓展時間上的的數據可以輸入到模式中，四維數據同化只是模式中的一個選項。 4 4. 側邊界條件 在運行任何區(qū)域數值天氣預報模式中，都要求有側邊界條件， mm5 模式中所有的四個邊界條件被指定為水平風速、溫度、壓強和濕度場，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，地形數據和等壓面氣象數據從規(guī)則經緯網格點到高分辨可變中尺度區(qū)域的水平插值。 圖 是整個 mm5 模式系統(tǒng)的結構框圖，它表現了模式的模塊次序、數據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)域對粗糙區(qū)域又有反饋。單向嵌套區(qū)域也可能被初始化在增強數據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)域一個時步他就會更新，而且沒有松弛區(qū)域。結果表明相對于 5 靜態(tài)初始化附加數據對預報是有益的。模式每個格點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. 運行模式系統(tǒng)所需要的數據 因為 mm5 模式系統(tǒng)首先是為實時資料研究設計的，因而它需要以 下資料來運轉： ? 地形資料和地表分類資料 ? 網格大氣資料至少有以下幾種：海平面氣壓、風、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據，關于怎樣從 NCAR 上獲得資料，請查閱網站 : 6 二、 模式分模塊介紹 TERRAIN 模塊 用途 mm5 模式系統(tǒng)中的第一個模塊是 TERRAIN，這個模塊水平插值規(guī)則經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 。 ? 所有原始數據文件都是直接路徑 ? 所有數據都被假定在格點中央上是有效的，因此有 360*180 個 1度數據點，360*2*180*2 個 30 分數據點， 360*120*180*120 個 30秒數據點。在地形高度、地表資料、和其他地形資料準備好后，接下來的工作就是使得這些資料與地形匹配。這些任務主要被分為兩個部分： 1） 數據輸入 2） 數據插值到 MM5 格點上 數據輸入 的任務是由模塊 PREGRID 處理，而把數據 插值到 MM5 格點上的任務由模塊 REGRIDDER 完成。當你 建立并運行了 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。時間插值被執(zhí)行來填充時間段內的缺少值。 INTERPF 模塊接收REGRID ,RAWINS ,LITTLE_R,或 INTERPB 的輸出數據，作為產生模式初始條件、側邊界條件、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 ? 這是一個區(qū)域數值天氣預報系統(tǒng) ? MM5 能夠被用于廣泛的理論和實時研究，包括對季風、颶風、旋風預測模擬和四維同化應用 ? 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、登陸風、山峽谷環(huán)流和城市熱島效應。 ? FritschChappell積云對流參數化方案 ? KainFritsch 積云對流參數化方案 ? BettsMiller積云對流參數化方案 ? KainFritsch 2積云對流參數化方案 行星邊界層物理參數化（ IBLTYP） ? 0 無行星邊界層通量 ? 1 Buld PBL總體空氣動力學參數化 ? 2 高分辨率 Blackadar 行星邊界層參數化 ? 3 BurkThompson 行星邊界層參數化 ? 4 Eta 模式行星邊界層參數化 ? 5 MEF 行星邊界層參數化（ ISOIL=1 或 2） ? 6 GaynoSeaman 行星邊界層參數化 ? 7 PleimChang 行星邊界層參數化 濕度垂直擴散（ 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 ?