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RegCM 3. 1
用户手册
(中文版 )
Nellie Elguindi, Xunqiang Bi, Filippo Giorgi, Bad rinath Nagarajan,
Jeremy Pal, Fa bien Solmon, Sara Rauscher, and Ashraf Zakey
Trieste, 意大利
2007 年 7 月
翻译: 王跃
翻译时间: 2007 年 10 月 18 日
摘要:
由于 Abdus Sa lam 国际理论物 理中心( ICTP)的主要目 标之一是 促进发展 中国家的
高等学 术研究进 展,这个 区域气候 模式(REGional Climate Model(RegCM))用户 教程笔
记着眼 于为模式 使用者提 供一个学 习整个 RegCM 模式系统的 导航。
作为 ICTP 天气与气候 物理学( PWC)组织的一 系列工作 组的扩展 手册,这 个 RegCM 用
户教程 为此而提 供。
RegCM 最初由 国家大气 研究中心 (NCAR)发展而来 ,并已经 被广泛用 于区域气 候研究
及全球 季节预测 研究。欢 迎各位同 行使用 RegCM 进行不 同兴趣和 领域的区 域气候模 拟,
RegCM 可以在万维 网上下载 :http://www.ictp.trieste. it/~pubregcm/RegCM3
目录
1 介绍..................................................................................................................................................................................5
1.1 历史.........................................................................................................................................................................5
1.2 RegCM 模型水平和垂向网格.......................................................................................................................6
1.3 地图投影方式和地图尺度因子................................................................................................................6
2 模式描述.......................................................................................................................................................................9
2.1 动力学....................................................................................................................................................................9
2.2 物理过程.............................................................................................................................................................11
2.2.1 辐射方案....................................................................................................................................................11
2.2.2 陆面模型...................................................................................................................................................11
2.2.3 行星边界层方案....................................................................................................................................11
2.2.4 对流降雨方案........................................................................................................................................12
2.2.5 大尺度降雨方案...................................................................................................................................14
2.2.6 海洋通量参数........................................................................................................................................15
2.2.7 压力梯度方案........................................................................................................................................15
2.2.8 湖泊模型...................................................................................................................................................15
2.2.9 气溶胶和尘埃模型(化学模型)...............................................................................................16
3 预处理过程................................................................................................................................................................17
3.1 Terrain................................................................................................................................................................17
3.2 ICBC......................................................................................................................................................................20
3.2.1 表层海温...................................................................................................................................................20
3.2.2 初始和侧边界条件数据...................................................................................................................20
3.2.3 侧边界条件.............................................................................................................................................20
3.2.4 运行 ICBC..................................................................................................................................................21
4 RegCM............................................................................................................................................................................24
4.1 选择合适的时间步长..................................................................................................................................25
4.2 开始模拟...........................................................................................................................................................26
4.3 restart 模拟...................................................................................................................................................26
5 后处理..........................................................................................................................................................................27
5.0.1 从 sigma 坐标转换到压力坐标...........................................................................................................27
5.1 观测数据内插..................................................................................................................................................27
6 实际运行.....................................................................................................................................................................31
6.1 获取模式代码和数据...................................................................................................................................31
6.2 预处理.................................................................................................................................................................31
6.2.1 设置区域...................................................................................................................................................31
6.2.2 ICBC.............................................................................................................................................................33
6.3 运行模式...........................................................................................................................................................33
6.3.1 restart 模拟...........................................................................................................................................34
6.4 后处理................................................................................................................................................................35
6.4.1 把观测数据内插到你的 RegCM 网格...........................................................................................35
插图目录
插图 1: 模式垂向结构示意图。这个例子是垂向 16 层。虚线代表半 sigma 层,实线代表全
sigma 层。(引自 PSU/NCAR 中尺度模拟系统教程和用户手册)........................................................7
插图 2: dot 和 cross 网格点交错的 Arakawa B 型水平交错网格示意图............................................8
表格目录
表格 1: 陆地类型/植被................................................................................................................................................17
表格 2: BATS 陆地/植被类型....................................................................................................................................19
表格 3: domain.param 文件中变量列表..............................................................................................................23
表格 4: Terrain(DOMAIN)输出文件中变量列表.......................................................................................23
表格 5: ICBCYYYYMMDDHH 文件中变量列表......................................................................................................23
表格 6: regcm.in 文件中定义的 restart,时间步长和输出参数.........................................................24
表格 7: regcm.in 文件中物理过程选项列表.....................................................................................................25
表格 8: 大气输出结果中变量列表........................................................................................................................28
表格 9: 陆面模型输出结果列表.............................................................................................................................28
表格 10: 辐射模型输出变量列表...........................................................................................................................29
表格 11: 化学模型输出变量列表............................................................................................................................29
表格 12: 不同分辨率情况下时间步长选择.......................................................................................................30
表格 13: domain.param 文件中需要修改的变量列表...................................................................................32
表格 14: regcm.in 中需修改的变量列表.............................................................................................................33
1 介绍
1.1 历史
有限区域模 型(LAMs)可以用 于区域研 究的思想 最初由 Dickinson 等(1989)和 Giorgi
(1990)提出。 这个思想 基于单步 嵌套的概 念,即来 自通用环 流模型(GCM)的大尺 度天气场 可以
为高分 辨率区域 气候模型 (RCM)提供初始条 件和依赖 时间的天 气侧边界 条件(LBCs),而 RCM
却不向 驱动的 GCM 提供反 馈。
第一代 NCAR RegCM 于 1980s 晚期(Dickinson 等,1989;Giorgi,1989)在 NCAR
-宾西 法尼亚州 立大学(PSU)中尺度 模型版本 4(MM4)的基础 上建立起 来。模式 的动力学 分量源
自 MM4,是一个可 压缩,有限差分模 型,并带 有流体静 力平衡和 垂向 σ 坐标。 之后,模 型中加
入了显 式裂步时 间积分方 案,以及 一个减少 在较大地 形梯度时 产生的水 平辐散的 算法(Giorgi
等,1993a,b)。结果 就是 RegCM 的动力 内核与中 尺度模型 的版本 5(MM5)(Grell 等,1994)
中的流 体静力版 本类似。
当 MM4 应用于 气候研究 时,很多 物理参数 化方案被 取代,大 部分是辐 射传输和 陆面物理
过程, 这就导致 了第一代 RegCM(Dickinson 等,1989;Giorgi,1990)的产生 。第一代
RegCM 包括:对于 陆表过程 ,生物圈 -大气传 输方案: BATS(Dickinson 等,1986);共同
气候模 型版本 1( CCM1)的辐射传输 方案;中 等分辨率 的局部行 星边界层 方案;Kuo 型积云 对流
方案(Anthes,1977)和显式 水汽方案 (Hsie 等,1984)。
模式物理过 程和数值 方案的第 一个主要 升级在(Giorgi 等,1993a,b)中进行了说 明,
并由此 产生第二 代 RegCM,后面指区域 气候模式 版本 2(RegCM2)。RegCM2 的物理 过程基于
NCAR CCM2(Hack 等,1993),以及 中尺度模 型 MM5(Grell 等,1994)。特别地, CCM2 的
辐射传 输包(Br iegleb,1992)被用作 计算辐射 量,非局 部边界层 方案(Holtslag 等,1990)
取代了 旧的局部 边界层方 案,质量 通量积云 方案(Grell,1993)也作为 可选方案 加了进去 ,
BATS1e(Dickinson 等,1993)的最新版本 也包括在 模式当中 。
最近一些年 ,RegCM 中使用一些 新的物理 过程方案 变为可能 ,这些方 案大部分 基于
CCM 的最新版本 --CCM3(Kiehl 等,1996)中的物理过 程。首先 ,CCM2 的辐射 传输包已 经
被 CCM3 取代。在 CCM2 中,H
2
O,O
3
,O
2
,CO
2
和云的 影响由模 型进行叠 加,太阳 辐射传输 用
δ-Eddington(爱丁 顿)方法 进行处理 , 云 辐射依赖 于三个云 参数:云 覆盖百分 比,云液
态水含 量,云有 效液滴半 径。CCM3 方案保留了 CCM2 的同样 结构,并 包含了新 的特征, 比如
另外的 温室气体 (NO2,CH4,CFCs)的影 响,大气 气溶胶, 云中冰晶 的影响等 。
其他主要的 改变在于 云和降雨 过程。由 于在气候 模型中计 算量太大 ,Hsie 等(1984)
的原始 显式水汽 方案已经 被简化版 本替代。 在该简化 版本中, 只包含了 一个云水 预测方程 ,用
于计算 云水生成 、平流传 输、湍流 混合、在 不饱和条 件下的再 蒸发,并 通过一个 体积自转 换项
转换为 降雨。这 个方案的 主要创新 不在于简 化的微物 理过程, 而在于预 测的云水 变量可以 直接
用于云 辐射计算 。在模式 的前面版 本中,用 于辐射计 算的云水 变量以局 部相对湿 度的形式 进行
预测。 这个新的 特征为水 循环模拟 和能量通 量计算添 加了一个 非常重要 而影响深 远的元素 。
模式物理过 程的改变 还包括一 个大尺度 云和降雨 方案,该 方案考虑 了云的次 网格尺度 变
化(Pal 等,2000);还包括海 洋表层通 量的新参 数化方案 (Zeng 等,1998),一个 积云对流 方
案(Emanuel,1991;Emanuel 和 Zivkovic-Rothman,1999)。模 式中新的 东西还包
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资源评论
- x_jefferson2013-03-03很高端啊,不错,中文的
- u0127209542014-01-12不太能看的懂,好难
- senr08162012-09-24RegCM3的中文版,现在已经过时,RegCM4已经出来了,但没有中文版
- nmgnmgfjc2015-05-19看起来有点儿费劲,值得学习
- mrzgh2017-11-06很好,可以参考一下,顺便问问,以前的积分都到哪里去了?
dongchy08
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