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高精度地形坡度放大平流误差：理想实验
编号：106
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更新：2026-07-31 21:53:06 浏览：0次
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摘要
本文旨在探究在Gal-Chen地形追随坐标下，地形坡度的数值精度对平流误差的影响。传统观点认为，提高数值计算的精度总能提升模型性能，但本研究通过一系列二维平流理想实验，对这一假设提出了挑战。研究采用二维线性平流方程，在Gal-Chen坐标下进行数值求解。通过设计多组对比实验，系统比较了地形坡度项分别采用二阶和四阶精度差分方案时的平流误差。实验中控制了其他空间差分项的精度、水平分辨率、地形陡峭程度以及数值扩散强度等多种因素，以分离出地形坡度精度的独立影响。研究结果揭示了一个反直觉的现象：尽管四阶精度方案能更准确地刻画地形坡度，但与二阶精度方案相比，它反而导致了更大的平流误差，表现为更快的误差增长率和更显著的空间失真。这种误差放大效应与平流方程中其他空间差分项的精度无关。机理分析表明，误差差异主要源于水平平流过程。高阶精度地形坡度引入了更强且未被网格分辨的小尺度地形强迫，这些强迫通过“混淆效应”在计算中产生虚假的波动，尤其在陡峭地形附近网格扭曲最大区域最为明显。本研究得出结论：在采用地形追随坐标的数值模型中，单纯提高地形坡度的数值精度未必能改善模拟效果，反而可能因激发出更显著的次网格形强迫而放大模拟误差。这一发现挑战了传统认知，为模式动力内核设计提供了重要参考，并为理解地形相关模拟误差的形成提供了新的视角。
关键词
数值模式,动力框架,理想试验
报告人
田群
助理研究员 中国气象局广州热带海洋气象研究所稿件作者
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重要日期
-
会议日期
08月12日
2026
至08月15日
2026
-
08月05日 2026
初稿截稿日期
-
08月12日 2026
注册截止日期
主办单位
成都信息工程大学
承办单位
成都信息工程大学
联系方式
历届会议
-
2025年08月15日 中国 大同市
第七届全国中尺度气象学研讨会 -
2021年01月14日 中国 南京市
第三届全国中尺度气象学论坛
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