Download miễn phí Luận văn Nghiên cứu tác động của tham số hoá các quá trình bề mặt trong việc mô phỏng khí hậu khu vực bằng mô hình MM5
Sơ đồ băng đơn giản - NCEP: sơ đồ này có tính đến ảnh hưởng của việc
đóng băng. Có ba dạng nước (hydrometeos) được tính đến trong sơ đồ gồm: hơi
nước, nước mây, băng và mưa tuyết. Băng trong mây và nước mây được tính
theo cùng một dạng và chúng được phân biệt qua nhiệt độ, mây dạng băng chỉ có
thể tồn tại khi mà nhiệt độ nhỏ hơn hay bằng nhiệt độ đóng băng, nếu không như
vậy thì chỉ có tồn tại nước mây. Các điều kiện trên cũng giống đối với mưa và tuyết
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
ấm, mô hình thực hiện việc tích phân cho các thành phần gióngang.
2.4.2 Hệ các phương trình cơ bản
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG
25
Các phương trình chuyển động ngang:
2* * * * *
* *
/ /
uf
p u p uu m p vu m p u p
m mp p v D
t x y x x
(2.2)
2* * * * *
* *
/ /
v
v
fu
p p uv m p vv m p v p
m mp p D
t x y y y
(2.3)
trong đó, u và v - các thành phần vận tốc theo hướng đông và bắc; - độ
cao địa thế vị; m - nhân tố bản đồ;
t
; - mật độ không khí; f - tham số
Coriolis; Du và Dv - biểu diễn hiệu ứng khuếch tán ngang và đứng; p*=ps - pt.
Phương trình nhiệt động lực học:
2* * * *
* *
/ /
T
p p
up T p T m p vT m p T Q
m p p D
t x y c c
(2.4)
trong đó, cp = cpd(1+0.8qv) là nhiệt dung của khí ẩm với áp suất cố định,
cpd là nhiệt dung của khí khô với áp suất cố định, qv là tỷ số xáo trộn hơi nước, Q
là năng lượng đoạn nhiệt, DT biểu diễn hiệu ứng khuếch tán ngang và đứng,
dt
dp
được tính bằng:
*
*
dp
p
dt
(2.5)
với:
* * * *p p p p
m u v
t t x y
(2.6)
Khí áp bề mặt có thể được tính từ:
2* * * */ /p p u m p v m pm
t x y
(2.7)
cùng với sử dụng tích phân theo phương đứng:
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG
26
1
2
0
* * */ /p p u m p v m
m d
t x y
(2.8)
Sau khi xác định xu thế khí áp bề mặt
t
p
*
, vận tốc thẳng đứng trong hệ
toạ độ sigma ( ) được tính cho mỗi mực từ tích phân theo phương đứng trong
phương trình:
2
0
* * *
*
1 / /
'
p p u m p v m
m d
p t x y
(2.9)
trong đó, là biến hình thức của tích phân và ( =0)=0.
Phương trình thuỷ tĩnh xác định độ cao địa thế vị từ nhiệt độ ảo Tv:
1
*
1
ln( / ) 1
c r
v
t c
q q
RT
p p q
(2.10)
trong đó, R - hằng số khí khô; Tv=T(1+0.608qv); qc và qr là tỷ số xáo trộn
nước mây hay băng và nước mưa hay tuyết.
Đối với động lực học bất thuỷ tĩnh, các biến được phân tích thành tổng của
trạng thái nền và nhiễu động như sau:
tzyxpzptzyxp ,,,,,, '0
tzyxTzTtzyxT ,,,,,, '0
tzyxztzyx ,,,,,, '0
trong đó, đặc trưng profile trạng thái nền của nhiệt độ có thể là hàm phân
tích được hiệu chỉnh từ profile nhiệt độ trung bình của tầng đối lưu.
Trong động lực bất thủy tĩnh, hệ tọa độ thẳng đứng được tính theo áp suất
của trạng thái nền:
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG
27
ts
t
pp
pp
0
trong đó, ps và pt là khí áp trạng thái nền tại bề mặt và tại đỉnh khí quyển
mô hình. Áp suất tổng cộng tại mỗi nút lưới được tính như sau:
'* pppp t (2.11)
trong đó, p’ là nhiễu động rối; p*(x,y) = ps(x,y) - pt.
Khi đó, hệ phương trình của mô hình MM5 trong hệ toạ độ chuyển
thành:
Các phương trình chuyển động ngang và thẳng đứng:
uDvp
p
x
p
px
pmp
uDIV
up
y
mvup
x
muup
m
t
up
f
*
*
*
*
****
''
//2
(2.12)
vDp
p
y
p
py
pmp
vDIV
vp
y
mvvp
x
muvp
m
t
vp
fu
*
*
*
*
****
''
//2
(2.13)
Dqqgp
Tp
pT
T
Tp
p
gp
DIV
p
y
mvp
x
mup
m
t
p
rc
v
)(*
'''
*
1
*
//
0
00
2 ****
(2.14)
Phương trình xu thế khí áp:
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG
28
gppg
v
y
p
mpx
muu
x
p
mpx
mu
ppm
DIVp
p
y
mvpp
x
mupp
m
t
p pp
00
2
2
*
//
*
'
/'/'
*
*
*
*
'***'*
(2.15)
Phương trình xu thế nhiệt độ:
T
p
p
p
D
c
Q
pDgp
Dt
Dp
p
c
TDIV
Tp
y
mvTp
x
mTp
m
t
Tp u
*
****
'0
2
*
'
*
1
//
(2.16)
trong đó
*** //2 p
y
mvp
x
mup
mDIV (2.17)
và v
y
p
p
m
u
x
p
p
m
p
g
*
***
*0
(2.18)
2.4.3 Điều kiện biên và điều kiện ban đầu
2.4.3.1 Điều kiện biên xung quanh
Để chạy mô hình dự báo khí hậu khu vực yêu cầu phải có điều kiện biên
xung quanh. Trong MM5, ở bốn biên xung quanh ta phải xác định các trường của
các biến như gió (U, V), nhiệt độ (T), áp suất, độ ẩm và có thể cả các trường vật
lý nhỏ khác (như là mây) nếu cần thiết. Do đó, trước khi mô phỏng, giá trị điều
kiện biên phải được đưa vào để ban đầu hóa cho các trường này.
Các giá trị biên có thể lấy từ phân tích trong tương lai, từ mô phỏng của
lưới thô hơn trước đó (tương tác một chiều) hay từ các mô hình dự báo khác
(trong dự báo thời gian thực). Đối với dự báo thời gian thực, giá trị biên tương
ứng phụ thuộc vào mô hình dự báo toàn cầu. Trong trường hợp nghiên cứu các
sự kiện trong quá khứ, điều kiện biên có thể lấy từ số liệu phân tích được tăng
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÌNH PHONG
29
cường từ các thám sát bề mặt và cao không bằng cách tương tự như là điều kiện
ban đầu. Trong mô hình MM5, việc sử dụng các dự báo của mô hình toàn cầu
làm điều kiện biên cho lưới thô nhất có thể thực hiện theo hai phương pháp:
a) Phương pháp Sponge
Theo phương pháp này thì các giá trị trên biên được tính như sau:
LCMCn t
n
t
n
t
1
(2.19)
trong đó, n= 1, 2, 3, 4 đối với các điểm có dấu nhân (x) và n =1, 2, 3, 4, 5
đối với các điểm có dấu tròn ( ) (dấu nhân và dấu tròn được quy định ở lưới
ngang của mô hình (hình 2.4), là ký hiệu các biến cần tính. MC chỉ xu thế tính
toán của mô hình, LC là xu thế quy mô lớn lấy từ mô hình mô phỏng quy mô lớn,
n chỉ số nút lưới tính từ biên ngoài cùng (n=1), hàm trọng lượng thực nghiệm
w(n) ở các điểm nhân tương ứng là 0.0, 0.4, 0.7, và 0.9, các điểm tròn tương ứng
là 0.0, 0.2, 0.55, 0.8 và 0.95. Ở tất cả các nút lưới khác trong miền tính t...