【正文】 從這個模塊的輸出數(shù)據(jù)可以作為 REGRIDDER, LITTER_R, INTERPF,和 GRAPH 模塊的輸入。 TRUE implies that the user provides the INPUT_LOWBDY_FILE from the coarse grid as input 37 水平插值 在 NESTDOWN 中有幾個水平插值的選項，但用戶只被允許控制其中原始定義的幾個選項，如果用戶在 TERRAIN 模塊中選擇的比率： 3： 1，那么一個按 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)。 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 坐標上）和地形數(shù)據(jù) ? 對于三維數(shù)據(jù)水平插值從粗糙網(wǎng)格 到細網(wǎng)格 ? 水平插值二維數(shù)據(jù) ? 水平插值二維掩蔽數(shù)據(jù) ? 對于粗細網(wǎng)格計算基本狀態(tài)值 33 ? 從基本狀態(tài)值中調(diào)整三維細網(wǎng)格溫度場 ? 如果 Qv RH， 重新計算 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)值的計算 基本狀態(tài)值的計算與 INTERPF 模塊中計算一樣，然而這一模塊的基本狀態(tài)值計算分為兩塊：一個是粗網(wǎng)格的，一個是細網(wǎng)格的。通常為了增加垂直分辨率以補足精細水平網(wǎng)格，修改垂直層數(shù)或是修改空間分布是被允許的。每個區(qū)域每一時步從其母區(qū)域接受信息， 在給母區(qū)域反饋信息之前，母區(qū)域每運行一步嵌套區(qū)域就運行三步。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)。 ? 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總體空氣動力學參數(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 ? 3 熱雨（ WarmRain） ? 4 簡單冰相 ? 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 (IFRAD) ? 0 無大氣輻射 ? 1 簡單冷卻輻射 ? 0或 1 表面輻射 ? 2 云層大氣輻射 ? 3 CCM2 大氣輻射 ? 4 RRTM 長波輻射 多層土壤溫度模式 (ISOIL) ? None（ ITGFLG=3） 無地面溫度預(yù)報 31 ? 0 強迫 /恢復(fù) Blackadar 選項 ? 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。 時間分裂方案 由于 MM5 考慮的流體是可壓縮的，允許聲波的傳播，為保持計算穩(wěn)定，必須在控制方程中的某些項采用短時步，因為這些項與聲波的傳播有關(guān)，如動量方程中的壓力鄉(xiāng)、氣壓梯度項，氣壓方程中的速度散度項和參考平流項。 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(shù)值天氣預(yù)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(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、登陸風、山峽谷環(huán)流和城市熱島效應(yīng)。 如果用戶在 PREGRID 模塊的 VTable 中選擇表層溫度，那么表面大氣溫度一天的平均和海表面溫度就會被計算輸出到 LOWBDY_DOMAINn 文件中。 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。這就包括首先計算菲靜力坐標的高度，然后把 u,v,T,q 按高度線性插值到菲靜力坐標下。 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。 RAWINS 模塊也可能用 MM5 的預(yù)報數(shù)據(jù)作為第一猜測場。時間插值被執(zhí)行來填充時間段內(nèi)的缺少值。 PREGRID 程序的功能 PREGRID 模塊首先是讀數(shù)據(jù)列表中的數(shù)據(jù)來決定預(yù)報的起始時間和結(jié)束時間，找到想要得到時間間隔內(nèi)的數(shù)據(jù)，然后讀 VTable 數(shù)據(jù)來決定哪些變量需 要從原文件提取。 PRIGRID VTable 就是我們所要做這一工作的一些方法。因而用 grib 格式設(shè)置數(shù)據(jù)是方便。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。 一個示意圖 21 PREGRID 模塊的輸入 PREGRID 模塊期望能夠找到格點氣象分 析數(shù)據(jù)，通常 PREGRID 模塊能夠讀許多設(shè)置為 GRIB 格式的數(shù)據(jù)，還有 MM5用戶用到的 GRIB 菲 GRIB 數(shù)據(jù)。這些任務(wù)主要被分為兩個部分： 1） 數(shù)據(jù)輸入 2） 數(shù)據(jù)插值到 MM5 格點上 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 格點上的任務(wù)由模塊 REGRIDDER 完成。在這些水平面上二維數(shù)據(jù)的插值被處理，其他平面比如常量高度平面、等熵面、 模式的 sigma面部被處理。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。這就意味著對于雙向嵌套，嵌套區(qū)域的格點數(shù)必須滿足（嵌套區(qū)域的格點數(shù) 1）/3是 整數(shù)。 ? 所有原始數(shù)據(jù)文件都是直接路徑 ? 所有數(shù)據(jù)都被假定在格點中央上是有效的，因此有 360*180 個 1度數(shù)據(jù)點，360*2*180*2 個 30 分數(shù)據(jù)點， 360*120*180*120 個 30秒數(shù)據(jù)點。 TERRAIN 模塊流程 TERRAIN 模塊包括四部分：如圖 ? 原始數(shù)據(jù)輸入 ? 從規(guī)則經(jīng)緯度的原始數(shù)據(jù)到中尺度網(wǎng)格的插值 ? 嵌套區(qū)域的調(diào)整和反饋 ? 地形高度、地表分類資料和其他地形數(shù)據(jù)以 MM5 格式的輸出 7 輸入數(shù)據(jù) 原始數(shù)據(jù) 作為輸入到 TERRAIN 模 塊的可利用數(shù)據(jù)包括地形高度、地表分類資料 /植被，海陸分界線、土壤類型、植被分布率和深層土壤溫度。 8. 運行模式系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù) 因為 mm5 模式系統(tǒng)首先是為實時資料研究設(shè)計的，因而它需要以 下資料來運轉(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、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)中的第一個模塊是 TERRAIN，這個模塊水平插值規(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 。模式的 u,v 在于觀測支隊比前需要旋轉(zhuǎn)。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。對于小尺度信息， 非天氣圖定時資料 或特殊平臺象機床、飛行器等不能被利用，但個觀測資料能夠被用來張弛逼近模式。結(jié)果表明相對于 5 靜態(tài)初始化附加數(shù)據(jù)對預(yù)報是有益的。這樣做是優(yōu)于一個簡單天氣分析初始化過程，因為一段時間內(nèi)的附加數(shù)據(jù)將有效增加數(shù)據(jù)的分辨率。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。對于實時預(yù)報側(cè)邊界條件最終依 賴于全球模式預(yù)報。單向嵌套區(qū)域也可能被初始化在增強數(shù)據(jù)分辨率和地形分辨率的條件下。在模擬試驗中嵌套區(qū)域可能隨時被轉(zhuǎn)動或停止，也就是無論何時母區(qū)域被停止，所有他的派生嵌套區(qū)域就 被停止。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?qū)Υ植趨^(qū)域又有反饋。模式中中央點被當作叉 X，兩邊點被當作點 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 ）。 MM5 模塊是系統(tǒng)的核心部分，包含氣象過程的主控程序，主要求解大氣運動基本方程組。 圖 是整個 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。 1 中尺度模式（ Mesoscale Model 5 v3）用戶手冊 一、 概述 1. mm5 模式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 第五代中尺度模式 mm5 是近年來由美國大氣研究中心（ NCAR）和美國濱州大學（ PSU）在 mm4 基礎(chǔ)上聯(lián)合研制發(fā)展起來的中尺度數(shù)值預(yù)報模式，已被廣泛應(yīng)用于各種中尺度現(xiàn)象的研究。 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)格點到高分辨可變中尺度區(qū)域的水平插值。 INTERB 模塊與 INTERP模塊作用相反，主要是把 MM5 模塊計算結(jié)果從 sigma 坐標插值到氣壓坐標中。 ?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。 ，因而水平風速 被定義在點上。 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。在模擬試驗中移動一個區(qū)域也是有可能的，條件是沒有母區(qū)域作用嵌套網(wǎng)格和沒有粗糙網(wǎng)格。 4 4. 側(cè)邊界條件 在運行任何區(qū)域數(shù)值天氣預(yù)報模式中，都要求有側(cè)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。當然通過觀察分析側(cè)邊界條件可能被被增強，同樣的方法用于初始條件。 5. 四維數(shù)據(jù)同化 拓展時間上的的數(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選項。在一個位置上的觀測數(shù)據(jù)通過模式將被帶入下一階段，從而可以填充下一時段數(shù)據(jù)的空缺。第二個應(yīng)用，四維數(shù)據(jù)設(shè)置是一種產(chǎn)生動態(tài)平衡分析的方法， 在一個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際連續(xù)性和地轉(zhuǎn)風與熱量風的平衡。這些觀測資料被給定一個時間窗和影響半徑。此外如果積雪覆蓋著一項被設(shè)置，表面特性相應(yīng)的被改動。這些變換在模式的前處理中就被計算出。如果地表模式 LSM 在 MM5 中應(yīng)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(chǎn)生。所有這些數(shù)據(jù)由六種分辨率： 1度、 30， 10， 5， 2分、 30 秒。 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