【導(dǎo)讀】廣泛應(yīng)用于各種中尺度現(xiàn)象的研究。Mm5在以往的模式基礎(chǔ)上作了許多變化，功能以及較多的物理過程參數(shù)化，能夠方便、廣泛地應(yīng)用于各種計(jì)算平臺(tái)。變化使得許多工作在這一模式系統(tǒng)下建立起來。TERRAIN和REGRID模塊用來處理在麥。到高分辨可變中尺度區(qū)域的水平插值。由于插值不能提供全面的中尺度信息，因。和復(fù)合二次曲面技術(shù)來處理水平網(wǎng)格觀測(cè)資料和無線電探空資料。地形相似，高水平sigma面與等壓面近似。氣象過程的主控程序，主要求解大氣運(yùn)動(dòng)基本方程組。模塊作用相反，主要是把MM5模塊計(jì)算結(jié)果從sigma坐標(biāo)插值到氣壓坐標(biāo)中。p是氣壓，pt是頂層氣壓，ps是表面氣壓。于頂層分辨率，水平層數(shù)盡管原則上沒有限制，但通常在10到40層之間變化。mm5具有區(qū)域嵌套的功能，最多可以同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)9個(gè)區(qū)域的嵌套和相互作用。區(qū)域是1，區(qū)域4的是3。這樣做得好處是一段張弛逼近后，模式將某種程度上適合那一時(shí)間間隔。內(nèi)的所有數(shù)據(jù)，而保留值接近動(dòng)力平衡。表中的值相應(yīng)季節(jié)變化。

　　

【正文】 其中水平對(duì)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(chǎng)和擾動(dòng)氣壓場(chǎng)均須預(yù)報(bào)，同時(shí)還必須處理聲波。 模式水平及垂直結(jié)構(gòu) MM5 模式的水平網(wǎng)格系統(tǒng)采用 ArakawaB 網(wǎng)格跳點(diǎn)格式，變量 P,T,q,R 等設(shè)置在 X 上，變量 u,v 設(shè)置在 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。 時(shí)間分裂方案 由于 MM5 考慮的流體是可壓縮的，允許聲波的傳播，為保持計(jì)算穩(wěn)定，必須在控制方程中的某些項(xiàng)采用短時(shí)步，因?yàn)檫@些項(xiàng)與聲波的傳播有關(guān)，如動(dòng)量方程中的壓力鄉(xiāng)、氣壓梯度項(xiàng)，氣壓方程中的速度散度項(xiàng)和參考平流項(xiàng)。對(duì)平流鄉(xiāng)、柯氏加速度采用長(zhǎng)時(shí)步，即在一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間間隔采用若干段時(shí)步來預(yù)報(bào)速度場(chǎng)和氣壓場(chǎng)。 MM5 模式中物理過程的選項(xiàng) 積云參數(shù)化（ ICUPA） ? None 在格距小于 5— 10公里時(shí)不采用積云對(duì) 流參數(shù)化 30 ? AnthesKuo 積云對(duì)流參數(shù)化方案 用于網(wǎng)格距大于 30 公里，是基于濕度收斂理論的方案，旨在產(chǎn)生對(duì)流性降雨。 ? Grell積云對(duì)流參數(shù)化方案 用于網(wǎng)格距在 1030公里，是基于擾動(dòng)或準(zhǔn)擾動(dòng)理論的方案，旨在平衡降雨與對(duì)流性降雨 ? ArakawaSchubert –積云對(duì)流參數(shù)化 方案 用于大尺度，網(wǎng)格距大于 30 公里條件下，基于云量理論方案。 ? FritschChappell積云對(duì)流參數(shù)化方案 ? KainFritsch 積云對(duì)流參數(shù)化方案 ? BettsMiller積云對(duì)流參數(shù)化方案 ? KainFritsch 2積云對(duì)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(zhǎng)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 ? 3 熱雨（ WarmRain） ? 4 簡(jiǎn)單冰相 ? 5 混合冰相 ? 6 Goddard microphysics方案 ? 7 Reisner graupel 方案 ? 8 Schultz microphysics 方案 大氣輻射選項(xiàng) (IFRAD) ? 0 無大氣輻射 ? 1 簡(jiǎn)單冷卻輻射 ? 0或 1 表面輻射 ? 2 云層大氣輻射 ? 3 CCM2 大氣輻射 ? 4 RRTM 長(zhǎng)波輻射 多層土壤溫度模式 (ISOIL) ? None（ ITGFLG=3） 無地面溫度預(yù)報(bào) 31 ? 0 強(qiáng)迫 /恢復(fù) Blackadar 選項(xiàng) ? 1 五層土壤模式 ? 2 OSU/Eta 地表模式 ? 3 PleimXiu地表模式 Bucket 土壤濕度模式（ IMOIAV=1,2） 雪覆蓋模式（ IFSNOW=0,1,2） 參數(shù)之間的交互作用 邊界條件 側(cè)邊界條件（ IBOUDY） ? 0 固定邊界條件 ? 2 時(shí)變邊界條件（嵌套區(qū)域） ? 3 松弛邊界條件 /流入流出邊界條件 下邊界條件 文件 LOWBDY_DOMAINx 提供了海水表面溫度、底層溫度、雪覆蓋和海冰資料。這些資料作為模式的下邊界條件。 上邊界條件 ? 0 無上邊界條件 32 ? 1 上層輻射邊界條件 區(qū)域嵌套 單向嵌套 當(dāng)一個(gè)簡(jiǎn)單區(qū)域或符合區(qū)域徹底運(yùn)行完畢后，這 個(gè)區(qū)域的輸出將被放入一個(gè)嵌套區(qū)域，產(chǎn)生一個(gè)高分辨率的輸入文件核心的側(cè)邊界、下邊界條件文件。參見 NESTDOWN 模塊。嵌套區(qū)域允許增加高分辨率的地形數(shù)據(jù)和地表分類數(shù)據(jù)。因?yàn)榍短讌^(qū)域是依靠粗糙網(wǎng)格邊界條件驅(qū)動(dòng)，明顯沒有反饋，所以稱之為單向嵌套。 當(dāng)用到 INTERPB 模塊時(shí)，將可能把模式的輸出放在等壓面上，并選擇不同的垂直坐標(biāo)重新分析觀測(cè)數(shù)據(jù)。 雙向嵌套 復(fù)合區(qū)域在 MM5 模式中能夠同時(shí)運(yùn)行，最多可以達(dá)到 4 層 9 個(gè)區(qū)域嵌套，而且每個(gè)嵌套區(qū)域的網(wǎng)格長(zhǎng)度使其母區(qū)域的 1/3。每個(gè)區(qū)域每一時(shí)步從其母區(qū)域接受信息， 在給母區(qū)域反饋信息之前，母區(qū)域每運(yùn)行一步嵌套區(qū)域就運(yùn)行三步。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。然而這種每一時(shí)步邊界的插值和反饋是要付出很高的代價(jià)的，尤其是對(duì)于分布式計(jì)算的機(jī)器。 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。通常為了增加垂直分辨率以補(bǔ)足精細(xì)水平網(wǎng)格，修改垂直層數(shù)或是修改空間分布是被允許的。輸入數(shù)據(jù)是 Sigma 坐標(biāo)的數(shù)據(jù)或是中尺度模式輸出 數(shù)據(jù)或是初始條件文件，結(jié)果仍作為模式的輸入，輸出結(jié)果還是在 Sigma 坐標(biāo)面上。這一模塊要用到 TERRAIN 模塊的細(xì)網(wǎng)格數(shù)據(jù)作為輸入，粗網(wǎng)格的下邊界條件也是要用的。 如果這一模塊被用來產(chǎn)生高分辨率的數(shù)據(jù)，那將有以下幾個(gè)用途： 1) 模式具有與粗網(wǎng)格物理過程相一致的側(cè)邊界條件 2) 側(cè)邊界條件在一個(gè)相對(duì)較高的頻率下被利用 3) 大氣垂直結(jié)構(gòu)通過垂直插值沒有被改進(jìn) 當(dāng)然沒有這一模塊，模式也是能轉(zhuǎn)起來的。 NESTDOWN 模塊的流程 ? 接受模式輸出數(shù)據(jù)或是輸入數(shù)據(jù)（ Sigma 坐標(biāo)上）和地形數(shù)據(jù) ? 對(duì)于三維數(shù)據(jù)水平插值從粗糙網(wǎng)格 到細(xì)網(wǎng)格 ? 水平插值二維數(shù)據(jù) ? 水平插值二維掩蔽數(shù)據(jù) ? 對(duì)于粗細(xì)網(wǎng)格計(jì)算基本狀態(tài)值 33 ? 從基本狀態(tài)值中調(diào)整三維細(xì)網(wǎng)格溫度場(chǎng) ? 如果 Qv RH， 重新計(jì)算 Qv ? 如果是垂直嵌套，那么三維數(shù)據(jù)的垂直插值在高度上是線性的 ? 為產(chǎn)生下邊界條件文件保存每天的平均數(shù)據(jù) ? 為產(chǎn)生邊界條件文件輸出當(dāng)前數(shù)據(jù) ? 為產(chǎn)生初始條件文件輸出插值數(shù)據(jù) ? 為下邊界條件輸出數(shù)據(jù) 34 基本狀態(tài)值的計(jì)算 基本狀態(tài)值的計(jì)算與 INTERPF 模塊中計(jì)算一樣，然而這一模塊的基本狀態(tài)值計(jì)算分為兩塊：一個(gè)是粗網(wǎng)格的，一個(gè)是細(xì)網(wǎng)格的。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(duì)于細(xì)網(wǎng)格。 輸入文件的列表記錄 如下表 RECORD0. Namelist Record Namelist Variable Description RECORD0 INPUT_FILE CHARACTER string, coarse grid input file from INTERPF or MM5, plete with directory structure RECORD0 INPUT_LOWBDY_FILE CHARACTER string, LOWBDY file from coarse grid INTERPF, plete with directory structure (OPTIONAL, if USE_MM5_LOWBDY = .FALSE., this file is not necessary) RECORD0 INPUT_TERRAIN_FILE CHARACTER string, fine grid input file from TERRAIN, plete with directory structure 35 RECORD1. Namelist Record Namelist Variable Description RECORD1 START_YEAR starting time, 4 digit INTEGER of the year RECORD1 START_MONTH starting time, 2 digit INTEGER of the month RECORD1 START_DAY starting time, 2 digit INTEGER of the day RECORD1 START_HOUR starting time, 2 digit INTEGER of the hour RECORD1 END_YEAR ending time, 4 digit INTEGER of the year RECORD1 END_MONTH ending time, 2 digit INTEGER of the month RECORD1 END_DAY ending time, 2 digit INTEGER of the day RECORD1 END_HOUR ending time, 2 digit INTEGER of the hour RECORD1 INTERVAL time interval in seconds between analysis/forecast periods RECORD1 LESS_THAN_24H T/F flag of whether to force less than 24 h in the analysis (FALSE by default) RECORD2. Namelist Record Namelist Variable Description 36 RECORD2 SIGMA_F_BU REAL array, new sigma distribution, fulllevels, bottomup (only required for vertical nesting) RECORD 2 SST_TO_ICE_THRESHOLD REAL, temperature at which SST is cold enough to turn the water category into an ice category (not advised for LSM or polar physics in MM5) RECORD4, 5 and 6. Namelist Record Namelist Variable Description RECORD4 WRTH2O T/F flag, saturation is with respect to liquid water (inoperative currently) RECORD 5 IFDATIM INTEGER, number of time periods of initial condition output required (only 1 is necessary if not doing analysis nudging), 1 is the magic choice for selecting all time periods are to be output RECORD6 INTERP_METHOD INTEGER。 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。 TRUE implies that the user provides the INPUT_LOWBDY_FILE from the coarse grid as input 37 水平插值 在 NESTDOWN 中有幾個(gè)水平插值的選項(xiàng)，但用戶只被允許控制其中原始定義的幾個(gè)選項(xiàng)，如果用戶在 TERRAIN 模塊中選擇的比率： 3： 1，那么一個(gè)按 3： 1定制的分類文件產(chǎn)生，其他比率的需要用到 BINT 函數(shù)。對(duì)于掩蔽 場(chǎng)，如果四個(gè)周圍點(diǎn)都有效的話，一個(gè)線性的四點(diǎn)插值被使用，從而這四點(diǎn)的平均數(shù)據(jù)被計(jì)算。對(duì)于周圍四點(diǎn)不可用的掩蔽場(chǎng)采用缺省值。 水平插值后的垂直訂正 溫度訂正 水平風(fēng)速訂正 以上參見我那兒的一篇文章 7 INTERPB 模塊 用途 INTERPB 模塊主要處理叢中尺度模式 Sigma 坐標(biāo)到氣壓坐標(biāo)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，包括垂直插值和一些診斷分析。從這個(gè)模塊的輸出數(shù)據(jù)可以作為 REGRIDDER, LITTER_R, INTERPF,和 GRAPH 模塊的輸入。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。 INTERPB 模塊適用于下列平臺(tái)： Compaq/Alph