Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Марчук, Г. И. Численное решение задач динамики атмосферы и океана

.pdf
Скачиваний:
15
Добавлен:
21.10.2023
Размер:
9.31 Mб
Скачать

Э л и а с с е н

(Eliassen А .). On th e

use of a

m aterial layer

m odel

of th e atm osp ­

here

in

num erical prediction . — Proc. In t.

Sim p, on

N um erical W eath er

P rediction

in

Tokyo, 1962, pp . 207—211.

 

 

 

 

Ю д и н

M.

И.

П ространственная

структура

метеорологических

полей и ее

учет в численном прогнозе. М .,

«Н аука»,

1963.

 

 

Юд и н М. И. Н овы е методы и проблемы краткосрочного прогноза погоды. Л ., Гидрометеоиздат, 1963.

Я н е н к о

Н . Н . Метод дробных ш агов

реш ения многомерных задач матема­

тической

физики.

Н овосибирск,

«Н аука», 1967, с. 195.

 

Я н е н к о

Н. Н. ,

Д е м и д о в

Г. В.

Метод слабой

аппроксимации

как

конструктивный метод построения реш ения задачи Коши. В кн .: Н екоторые

вопросы

вычислительной и прикладной математики,

Н овосибирск,

1966,

с. 6 0 - 7 9 .

 

 

 

 

 

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Предисловие

........................................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

Г л а в а

1. Общие

сведения

и з теории

разностны х

схем и методы

рас­

 

 

щ епления

.................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

1.1.

Основные и

сопряж енны е

у р а в н е н и я

...................................................

 

 

 

 

 

1.2.

Н орма оператора и некоторые

о ц е н к и

...................................................

 

 

 

 

 

9

1.3.

А ппроксимация дифференциальных уравнений

конечно-разност­

 

 

ными

....................................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

1.4.

Счетная устойчивость ...................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

Г л а в а

2. Методы

реш ения

нестационарны х

з а д а ч

.....................................

 

 

19

2.1.

Разностные схемы второго порядка точности с операторами,

 

 

зависящ ими

от

в р е м е н и ...............................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.

Неоднородные

уравнения

эволю ционного

т и п а .................................

 

 

22

2.3.

Методы

расщ епления

нестационарны х

з а д а ч

.....................................

 

 

23

2 .4 .

М ногокомпонентное расщ епление

з а д а ч

...............................................

 

 

 

 

29

2.5.

Общий

подход к

покомпонентному

р ас щ е п л е н и ю ............................

 

 

36

2.6.

У равнение

движ ения ...................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

41

Г л а в а

3. Численное реш ение задач

динамики

о к е а н а ............................

 

 

54

3.1.

П остановка

задач динамики

о к е а н а

........................................................

 

 

 

 

 

 

3.2.

О ператорная запись

задачи

и

основной

алгоритм расщ епления

62

3.3.

Эволю ционная

формулировка

задачи

....................................................

 

 

 

 

 

67

3.4.

Разностны е

схемы для уравнений

д в и ж е н и я

.....................................

 

 

73

3.5.

А ппроксимация

уравнений

адаптации

 

по

 

пространственным

 

 

переменным

 

......................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

75

3.6.

А ппроксимация

уравнений

адаптации

по в р е м е н и .......................

 

 

83

3.7.

Выбор

параметров аппроксимации

в

простейшей модели .

. .

91

3.8.

О рганизация

вычислительного

а л г о р и т м а ..........................................

 

 

 

 

95

Г л а в а

4. Стационарные задачи

динамики

о к е а н а

.....................................

 

 

98

4.1.

Л инеаризированная

постановка задачи

о

климатическом

со­

 

 

стоянии океана

.................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

99

4.2.

П ростейш ая модель стационарных течений в о к е а н е .......................

 

 

4.3.

М одель динамики океана,

учитываю щ ая ветровые течения .

. .

106

4.4.

Разностны е операторы задачи динамики океана и методы аппро­

 

 

ксимации

........................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ . .

.

НО

4.5.

И терационны е

процессы

реш ения разностны х уравнений дина­

 

 

мики для баротропной со с та в л я ю щ е й ...........................................

 

 

 

 

 

 

4.6.

Решение разностны х уравнений для

бароклинной

составля­

 

 

ющей

динамики

о к е а н а ...................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

119

4.7.

М одифицированный

итерационны й

п р о ц е с с

.........................................

 

 

120

4.8.

П ростейш ая

модель динамики океана с учетом нелинейного

 

 

турбулентного

обмена .......................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

127

4.9.

Н екоторые

нелинейные постановки

з а д а ч ..............................................

 

 

 

 

128

4.10. П роблема нестационарной

адаптации

полей

течения

к атмос­

 

 

ферным возмущ ениям .......................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

131

4.11.

Ф ормирование

термоклина

в

о к е а н е

.......................................................

 

 

 

 

 

133

302

Г л а в а

5. Численное решение задач краткосрочного прогноза погоды

139

5.1.

П остановка

задачи

 

.......................................................................................

 

 

 

 

 

 

140

5.2.

Общий

метод

р а с щ е п .................................................................л е н и я

 

 

 

 

 

144

 

5.3.

Разностные

аппроксимации ....................................................з а д а ч

 

 

 

 

148

 

5.4.

И терационный

метод

реш .......... ения уравнения

а д а п т а ц и и

 

154

 

Г л а в а

6. Сопряженные уравнения динамики атмосферы и долгосроч­

 

 

 

ный

прогноз

п о г о ...............................................................................д ы

 

 

 

 

 

 

158

6.1.

С опряженные

уравнения .................................динамики

атм о с ф е р ы

 

 

159

6.2.

Сопряженные

уравнения для бароклинной атмосферы . . . .

 

164

6.3.

Б арокли н ная

модель

 

атмосферы в

неадиабатическом

прибли­

 

 

ж ении

 

...............................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

167

6.4.

Ценность метеорологической информации по отношению к анома­

 

 

лиям средней

температуры ...................и

долгосрочный п р о г н о з

 

 

172

6.5.

Общая теория

возмущ ...................ений для эволю ционных з а д а ч

 

 

173

6.6.

Т еория возмущ ений для .................................задач прогноза п о г о д ы

 

 

175

6.7.

П еренос

 

тепла

в

бароклинном ...................................................о к е а н е

 

 

 

 

179

6.8.

Термическое

влияние

 

континентов

на

долгосрочный

прогноз

 

 

аномалий т е м п е р а т у р ...........................................................................ы

 

 

 

 

 

184

 

6.9.

Д ругая

ф ормулировка

задачи долгосрочного прогноза погоды

 

187

6.10.

Долгосрочный прогноз средних отклонений осадков от нормы

194

6.11.

П ростейш ая модель долгосрочного ...................

прогноза п о г о д ы

 

 

196

6.12.

Требования

к

метеорологической информации и этапы реали ­

 

 

зации

долгосрочного

...............................................

прогноза погоды

 

 

 

 

199

6.13.

П ростейш ая схема реш ения

уравнений

динамики атмосферы

 

 

и

океана

...........................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

202

6.14.

О

построении

математических ...............................................м о д е л е й

 

 

 

205

Г л а в а

7.

П ринципы

построения

численных

 

алгоритмов

реш ения

 

 

 

задач долгосрочного прогноза погоды и циркуляций в океане

207

7.1.

Вариации полного потока лучистой энергии в атмосфере на

 

 

уровне

м оря

и долгосрочный прогноз

погоды и ц иркуляц и и

 

 

океана

 

...............................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

208

7.2.

Разностный аналог нестационарного уравнения диффузии те­

 

 

пла в атмосфере и океане ..........................................................................

 

 

 

 

 

 

212

7.3.

Разностны й ан алог уравнений диффузии

количествадвиж ения

 

218

7.4.

Разностный ан алог уравнений динамического согласования

 

 

полей

в

а т м о с ф е р е

.................................................................................

 

 

 

 

 

 

222

 

7.5.

Р азностная схема для уравнений адаптации движ ения вокеане

 

229

7.6.

С огласованная

по вертикали модель динамики атмосферы и оке­

 

 

 

ана

........................................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

236

7.7.

М одель динамики атмосферы с учетом орографии континентов

.

245

7.8.

Ф орм улировка модели атмосферы с учетом орографии в откло­

 

 

нениях

 

............................................................

 

 

 

.................................................

 

 

'

 

 

 

 

249

7.9. Д ругой ,

 

более

эффективный подход к построению алгоритма

 

 

реш ения

системы

( 8 . ........................................................................1 4 )

 

 

 

 

 

259

 

7.10.

Сведение задачи адаптации к специальным функциям тока

.

262

7.11.

Выделение

баротропной .......................................с о с тав л я ю щ ей

 

 

 

272

 

7.12.

П остроение численных схем динамики океана с учетом оро­

 

 

графии

 

...............................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

276

7.13.

Простейшие

модели

гидродинамического

долгосрочного про­

 

 

гноза п о г о д ы

...............................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

279

 

7.14.

М одель динамики океана ...............................с функциями т о к а

 

281

 

7.15.

Ф орм улировка

задачи

о прогнозе

погоды в отклонениях от

 

 

климата

 

 

...........................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

286

7.16.

Сферическая

система ......................................................

 

к о о р д и н а т

 

 

 

 

287

 

7.17.

Основные и

сопряж енны е уравнения долгосрочного прогноза

 

 

 

погоды

 

...............................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

289

Список л и т е р а т у р ы ...............................................................................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

296

303

Гурий И ванович М арчук

ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ДИНАМИКИ АТМОСФЕРЫ И ОКЕАНА

Редактор Л. И. Штанникова Художник И. И. Абрамов

Техн. редактор М. И. Брайнииа Корректоры: Г. Н. Римант, Т. Н. Черненко

Сдано в набор 26/Х 1973 г.

Подписано к печати 16/ІѴ 1974 г. М-06222. Формат 60 X ЭО'/ц. Бумага типогр. N« 1.

Печ. л. 19,0. Уч.-изд. л. 17,83.

Тираж 2000 экз. Индекс МЛ-151.

Заказ JSft 674. Цена 1 р. 70 к.

Гидрометеоиздат. 199053, Ленинград, 2-я линия, д.

Ленинградская типография ЗЧ1« 6 Союзполиграфпрома при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.

196006, г. Ленинград, Московский пр., 91.

6 6 2 ( k

+ :

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ