一种正交地形追随坐标系的理论构建及其模拟研究

项目名称： 一种正交地形追随坐标系的理论构建及其模拟研究

项目编号： No.41175064

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2012

项目学科： 大气科学学科

项目作者： 王东海

作者单位： 中国气象科学研究院

项目金额： 70万元

中文摘要： 本项目拟设计一种新的地形追随坐标系，即：正交曲线地形追随坐标系，同时解决目前经典地形追随σ坐标系在陡峭地形附近广泛存在的"气压梯度力的计算误差"和"高层平流项等的计算误差"两大计算难题；并将其应用于过山气流的线性和非线性动力学问题，及其与山区对流等强天气系统的相互关系的研究中。首先，设计并求解新坐标系的基矢量，再利用曲线坐标系基矢量与坐标定义式的关系，求解新坐标系的坐标定义式，进而求解大气运动矢量方程在新坐标系中的标量方程组。其次，建立包含笛卡尔坐标系、经典σ坐标系和正交曲线地形追随坐标系的统一框架的数值模型，检验新坐标系的可行性和优越性，再利用该新模型对比研究过山气流的山脉波动、重力波破碎和转子等线性、非线性问题，及其与山区对流的相互关系。最后，将正交曲线地形追随坐标系初步用于实际非静力数值模式中，提高模式在复杂地形区域的模拟能力。

中文关键词： 地形追随坐标系；正交；气压梯度力计算误差；数值模式；

英文摘要：

英文关键词： Terrain-following coordinate；orthogonal curvilinear；pressure gradient force errors；numerical model；