课程简介
这门课会讲什么？
本课程讲授大气运动方程离散求解的方法，数值模式稳定和守恒差分格式的设计技巧；大气数值模式初始场和边界场的产生方法及数值模式中需要考虑的有关物理过程参数化的基本思想和方法。
你将收获什么？
通过本课程的学习，你将掌握大气数值模式建立设计的基本原理和基本方法；熟练掌握数值天气预报的基本概念和初步应用；了解大气数值模式的发展动态和存在的问题。从而为从事大气科学相关的业务工作打下基本的基础。
适合什么人学习？
本课程是大学大气科学专业本科生开设的必修专业主干课程，也可供辅修大气科学专业及相关业务人员了解学习数值天气预报的基础知识。
课程大纲
课程章节
- 数值天气预报的概念与发展
- 大气运动方程组
- 数值计算方案
- 初边界条件
- 原始方程模式
- 正压涡度方程谱模式
- 模式物理过程参数化
- 模式应用举例
数值天气预报的概念与发展
1.1 数值天气预报的概念
1.2 数值天气预报的发展
大气运动方程组
2.1 旋转坐标系下的大气运动方程组
2.2 球坐标及局地直角坐标系中的大气基本方程组
2.3 大气运动基本方程组的简化
2.4 普遍的正交曲线坐标系中的方程组
2.5 地图投影
2.6 普遍的地图投影坐标系中的方程组
2.7 大气运动方程组的垂直坐标变换
2.8 P坐标和坐标系下的大气基本方程组
数值计算方案
3.1 数值离散化方法
3.2 平流方程的离散化
3.3 差分格式设计的原则及分析
3.4 计算稳定性分析的基本方法
3.5 二时间层非迭代时间积分格式
3.6 二时间层迭代时间积分格式
3.7 三时间层时间积分格式
3.8 显式和隐式差分
3.9 半隐式时间积分格式
3.10 时间分离积分格式
3.11 一维空间差分方案与地转适应
3.12 二维空间差分方案与地转适应
3.13 一次守恒差分格式的构造
3.14 二次守恒差分格式的构造
3.15 差分方程的计算解
3.16 混淆误差与非线性计算不稳定
初边界条件
4.1 观测资料及误差
4.2 观测资料的质量控制
4.3 客观分析方法
4.4 初始化的提出
4.5 静力初始化（地转风初值和平衡初值）
4.6 动力初始化（Nitts-Hovermale法）
4.7 三维变分同化
4.8 四维变分同化
4.9 水平侧边界条件
4.10 嵌套网格的边界处理
4.11 集合预报
原始方程模式
5.1 正压大气模式方程组的构造
5.2 正压原始方程模式的数值解法
5.3 斜压通量形式的大气方程组（坐标系下的通量方程）
5.4 斜压模式方程组的积分性质
5.5 斜压模式方程组的数值求解
正压涡度方程谱模式
6.1 球面谱模式的展开函数和因变量的选择
6.2 任意函数的球谐函数及其性质
6.3 波数截断
6.4 正压涡度方程及其谱截断方程
6.5 正压涡度谱截断方程中非线性项的计算
6.6 正压涡度方程谱模式的数值求解
模式物理过程参数化
7.1 次网格尺度过程和参数化
7.2 辐射参数化（I）
7.3 辐射参数化（II）
7.4 湿物理过程参数化（I 微物理参数化）
7.5 湿物理过程参数化（II 积云对流参数化）
7.6 边界层参数化
7.7 陆面参数化
模式应用举例
8.1 中尺度WRF模式简介
8.2 中尺度WRF模式的敏感性试验个例
8.3 雷达资料同化及应用
