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大气模式GAMIL新正压版本研究进展
董理
中国科学院大气物理研究所
大气模式GAMIL是中国科学院大气物理研究所LASG实验室发展的一个基于经纬网格离散,用于气候模拟的格点大气模式。GAMIL具有完全平方守恒和二阶精度的特点,并且作为FGOALS-g耦合气候系统模式的大气分量多次参与CMIP耦合模式比较计划。本研究的长期目标是对GAMIL的动力框架进行改造升级,以解决高分辨率模拟问题,短期目标是在正压版本的基础上构建一个各项指标均衡的新版本,为后续斜压新框架的搭建建立基础。经过前面的研究发现GAMIL正压版本模拟地形波标准算例到15-20天时,在极区U风分量上出现明显噪音,并通过多种方法无法消除,因此本研究采用了矢量不变形式水平动量方程,经过测试当V在极点时噪音消失,而U在极点噪音仍然存在,通过对U在极点时离极点最近一圈的涡度计算进行改进消除了噪音,并且通过采用APVM(Anticipated Potential Vorticity Method)实现了能量瞬时守恒,位涡拟能耗散以保证长期稳定积分(Rossby-Haurwitz算例模拟到100天)。针对经纬网格高分辨率下时间步长过短的问题,本研究采用滑动简并倾向方案,初步结果显示可以提高5-6倍时间步长,并且仅对极点5-6度范围内的纬圈格点进行处理,无需全局和纬圈通信,因此为后续并行扩展提供便利。