INTERPF程序处理分析场和中尺度模式之间的数据转换Word格式文档下载.docx

INTERPF程序处理分析场和中尺度模式之间的数据转换Word格式文档下载.docx

《INTERPF程序处理分析场和中尺度模式之间的数据转换Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《INTERPF程序处理分析场和中尺度模式之间的数据转换Word格式文档下载.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

图7.1与INTERPF相关的MM5模式系统流程图

7.3地面气压的运算

请注意在下面的运算中所使用的“X”表示算术上的乘法，而不是一个向量叉积。

1．地面上100hPa处（与地面的气压差为100hPa），T的第一猜值场

2．外推Tslv

3.修正Tsfc

4．使用地面以下的平均温度来估量地面气压

7.4静力垂直内插

从气压层到sigma层的过程仅要求有严格的界限内插。

由于sigma坐标被定义在最大和最小的气压之间，因此无须外推。

通过namelist中的编码选项，INTERPF程序能够产生一个有效的地面场。

垂直内插只使用线性技术，通常是按气压或气压对数线性。

静力气压被定义为：

那个地点

是1维的垂直坐标，

=1表示在地面，

=0表示在模式顶；

p*是2维地面气压场和一个常值（Ptop）的算术差。

Ptop是模式顶处的常值气压。

图7.2一个

面的垂直廓线，它与几个气压层相交。

在

面的粗圆点上需要进行垂直内插。

箭头（标号从1到3）代表了3个连续的格点，它们使用沿

面的3个独立的气压层。

7.5去处整层平均辐散

去处整层平均辐散能够使模式在开始运行时分析数据包含更少的初始条件噪音。

在给定了高空站点的平均间隔和合理的高频率下，整层平均的垂直运动具有最大的虚假性。

下面差不多上数量运算，“X”表示数量乘法。

1．每个

层上的气压权重u，v

2．垂直平均p*u，p*v

3．经垂直平均和气压权重处理的风的散度[m为用于圆点（D）和交叉点（X）的地图尺度系数]

4．在假定了边界条件的情形下，求取速度势

5．平均辐散风重量

6．垂直权重

7．经修正的风重量

7.6基态的运算

MM5模式的的基态由几个常数构成。

它们指定了地面气压和温度，一条温度廓线（可能包含对流层顶上部的一个等温层），用于参考态气压的和非静力

面高度的分析表达式。

除了地势高度外，这些常数仅作为模式系统的用户输入被用来定义完整的基态。

1．常数

●P00参考海平面气压（在INTERPF的namelist中）

●Ts0参考海平面温度（在INTERPF的namelist中）

●A参考温度递减率（在INTERPF的namelist中）

●PTOP模式顶层的参考气压（在REGRIDDER和INTERPF的namelist中）

●PISO（可选）温度，在该温度上参考温度变为常数（可能用于模拟同温层）（在INTERPF的namelist中）

2．标准（refrence）P

3．标准3维气压

4．标准3维温度

5．标准高度

它为每个

层提供了一个不随时刻变化的固定高度，为每个i,j,k位置是固定

值和地势高度的函数。

假如用户要求使用namelist中的等温层温度选项，则必须改变温度和高度的运算。

第一，承诺的最小温度必须如同等温层温度那样地被定义。

为了转换为等温层温度，需要运算该位置上的气压。

依照该气压（PISO），能够得到等温层的高度，而后得到经调整的标准高度。

7.7非静力模式的初始化

INTERPF第一在静力sigma层上产生一个静力输入文件。

该sigma层是基于

实气压而非参考态气压。

为了在非静力模式下初始化数据，需要通过进一步的垂直内插将数据转移到非静力sigma层上。

第一需要运算静力层的高度，然后使用按高度线性的内插法把u，v，T和q插到非静力层上。

除了能够从数据集中猎取的海平面气压（SLP），u，v，T和q外，非静力模式还

需要两个用于初始化的变量。

●静力sigma层上的垂直速度（w）能够简单地由气压速度（

）运算得到。

该气压速度能够通过垂直积分水平风速散度得到。

辐散的移除能够取确保该积分可不能在模式区域顶产生垂直运动。

而后该

被插值到非静力层上并被转换为w（w=

）。

在实际中，不管w是按此种方法被初始化依旧等于0，都可不能阻碍结果。

●为了给出一个静力平稳，必须初始化气压扰动（

一旦明白了非静力模式层上的虚温后，以有限差分形式表示的模式垂直风速的方程和加速项与平流项（被设为0）一起被使用。

从而使得TV（z）与

之间产生某种联系。

假如给定了海平面气压，则最低sigma层上的

就能够被估量。

假如再给出虚温的廓线，如此通过垂直积分就能够运算出其他层上的

。

该平稳保证了每个模式积分柱中的初始加速度为0。

7.8下表层温度和LOWBDY_DOMAINn文件

INTERPF程序产生三个要紧的二进制文件：

MMINPUT_DOMAINn，BDYOUT_DOMAINn和LOWBDY_DOMAINn。

MMINPUT_DOMAINn文件包含与时刻有关的3维和2维场，比如风，温度，湿度和气压。

BDYOUT_DOMAINn文件包含3维场的侧边界，通常是4行（列）。

LOWBDY_DOMAINn包含表面温度场的日平均或随时刻改变的的表面温度场（地面层上的空气温度和海平面的温度），也能够选择海冰或雪盖场。

地面上的空气温度通常是定义在输入的气压层数据集中的地面层上的温度，也能够是最低sigma层上的温度（假如namelist的选项被设置为在垂直插值中不使用地面层上的数据）。

假如不选择地表模式（LSM），则此变量被作为恒定的深土温度来使用。

REGRID中作为海平面温度（SST）来使用的变量没有专门好的被定义。

依据用户的选择，海平面温度可能是水体温度，表层温度或是1000hPa处的温度。

拥有高辨论率地表类型数据的用户会发觉夏季有一些专门“热”的湖。

假如用户选择了PREGRIDVtable表中的表层温度（SKT），则会运算地面层上空气的日平均温度和海平面上的日平均温度，同时把它们都输出到LOWBDY_DOMAINn文件中。

进行日平均的目的是减少“常”温的日扰动同时也提供更符合实际情形的内陆湖温度。

这确实是为何我们建议用户通常要预备至少是完整一天的分析数据或预报。

假如用户选择了PREGRIDVtable表中的海平面温度（SST），那么INTERPF程序会自动提供随时刻变化的SST和地面层上的空气温度。

假如有疑问的话，用户应该假定地面上的温度是表层温度（SKT），它不适合作为一个随时刻变化的SST来使用。

7.9参数说明

哈！

没有任何参数说明。

7.10FORTRAN的namelist输入文件

大多数针对INTERPF程序的选项通过namelist文件来处理。

因为该文件是一个FORTRAN的namelist文件（FORTRAN90标准），因此它的语法也比较专门。

那个地点有六个namelist的记录（从record0到record5）。

通常，所有的namelist记录必须被填充为用户对数据的描述。

表7.1:

INTERPF的namelist值：

记录0和记录1。

Namelist

Record

Variable

Description（描述）

RECORD0

INPUT_FILE

来自于REGRID,RAWINS或LITTLE_R的输入文件，包含名目结构

RECORD1

START_YEAR

4位整数的起始年份

START_MONTH

2位整数的起始月份

START_DAY

2位整数的起始日

START_HOUR

2位整数的起始时

RECORD1

END_YEAR

4位整数的终止年份

END_MONTH

2位整数的终止月份

END_DAY

2位整数的终止日

END_HOUR

2位整数的终止时

INTERVAL

分析时次间的时刻间隔（秒）

LESS_THAN_24H

是否（T/F）执行少于24小时的分析（默认是FALSE）

表7.2:

记录2和记录3。

RECORD2

SIGMA_F_BU

输入sigma层，完整层，从下至上（1.0-0.0）

PTOP

模式顶气压值（Pa）

ISFC

在使用最低层的分析数据进行垂直插值时要包括的sigma层的层数；

0=一般插值，1=使用地面层作为最低的sigma层，n>

1在插值中地面层使用于n层sigma层

RECORD3

P0

参考海平面气压（Pa）

TLP

参考温度递减率（K

）

TS0

参考海平面温度（K）

TISO

等温（K）。

假如此项设为零，则没有任何的作用。

当由参考廓线算得的温度小于该值时，修订为该值。

表7.3:

记录4和记录5。

RECORD4

REMOVEDIV

是否（T/F）去处整层积分散度

USESFC

是否（T/F）在垂直插值中使用输入的地面数据

WRTH2O

饱和度是否（T/F）与含水量相关

RECORD5

IFDATIM

整数，所要输出的初始条件的时次数（假如不做分析同化，仅使用1就能够了）。

“-1”表示输出所有的时次

7.11如何样运行INTERPF

1．键入“make”为你的平台创建一个可执行文件。

2．编辑namelist.input文件。

3．通常把输出内容放到一个文件中是一个值得实践的好适应。

如此的话，当你的程序出错时，你就能够检查此日志文件。

比如，在一台工作站上，能够直截了当运行可执行文件（interpf>

&

interpf.log）。

INTERPF需要任意一个下面列出得文件：

REGRID_DOMAINn，RAWINS_DOMAINn，LITTLE_R_DOMAINn（那个地点n是区域标号）。

输入数据的位置，包括名目结构，都被定义在了namelist文件中。

INTERPF的输出文件（作为MM5的输入）包括：

MMINPUT_DOMAINn，BDYOUT_DOMAINn，LOWBDY_DOMAINn。

这些文件在当前的工作名目中被产生。

用户不能操纵这些文件的命名规则。

7.12INTERPF不能工作！

出了什么问题？

●大多数来自INTERPF的错误，只要不是以“segmentationfault”，“coredump”或“floatingpointerror”终止的话，都会有一个相应的打印语句。

尽管消息本身包含的内容不足以改正那个问题，然而它将会把你引导到运行失败的源代码部分，它应该能提供你更多的诊断信息。

在一次失败的运行中，INTERPF打印的最后的语句是关于诊断错误的。

●为了明确INTERPF是否成功终止，第一查看是否有“STOP99999”语句。

还要查看INTERPF是否处理了所要求的各个时次。

在每次分析后，都要把数据输出到初始条件文件中，直到完成了namelist中指定的时段数为止。

同样地，在每次分析后，也要把数据输出到边界条件文件中，然而输出时次从第二个时刻段开始。

下边界边界文件仅输出一次。

●当INTERPF通知你“Relaxationdidnotconvergein20000iterations”时，你可能正在使用无辐散风做理想化的运行。

设置REMOVEDIV=.FALSE.，如此你就可不能移除平均辐散了。

●记住要产生一个单独的边界条件文件，你至少要预备两个时次。

如此才能运算一个侧边界条件的倾向变化。

即使你不打算做一个长时刻的预报，为地面层边界条件文件提供完整的一天时刻也是有益的。

这是因为该文件包含了地面空气温度的日平均值和SST的日平均值。

●当INTERPF运行时，假如显现了一个它没有预料到的插值错误（比如被强迫执行一次外推），INTERPF将会停止并打印出有错误的（I,J,K）和气压值。

假如通过修改所提供的

面或气压层不能解决该问题，通常问题就会变得比较地复杂，这意味着分析数据可能有错误。

7.13文件I/O

该插值程序在运行过程中会读取输入文件并产生输出文件。

二进制的输入文件和所有的输出文件差不多上无格式的FORTRAN记录（二进制，顺序存取）。

Namelist文件是一个用户可读的输入文件。

下面的表是关于输入和输出文件的：

表7.4INTERPF程序的输入文件

文件名

描述

namelist.input

包含运行时选项的namelist文件

LITTLE_R_DOMAIN1，

RAWINS_DOMAIN1，

REGRID_DOMAIN1

（在namelist文件中被指定）

MM5系统，气压层上的气象数据，输入到INTERPF中

表7.5INTERPF程序的输出文件

MMINPUT_DOMAIN1

用于MM5的初始条件

BDYOUT_DOMAIN1

用于MM5的侧边界条件

LOWBDY_DOMAIN1

下边界条件（水库温度和平均SST）

7.14INTERPF的tar文件

interpf.tar文件包含下列文件和名目：

CHANGESINTERPF程序的变化

Doc包含几个README文件

Makefile用于创建INTERPF可执行程序的Makefile

README关于INTERPF名目的一样信息

interpf.deck.cray在NCARCray上使用的deck

namelist.input用来选择运行时选项的namelist文件

src/INTERPF源代码