用于大气模型可压缩非静力动力核心的垂直切片锋生测试算例
数值分析
2025-01-17 v1 数值分析
大气与海洋物理
摘要
本文提出了一个新的测试算例，用于评估大气模型的可压缩动力核心。该测试算例基于一个可压缩垂直切片模型，该模型可通过简单修改标准三维可压缩动力核心获得。一方面，该测试算例的优点是准二维的，因此可以在标准工作站上快速运行，从而能够对数值方案和离散化选择进行快速实验。另一方面，该测试算例表现出锋生现象，这是数值离散化中具有挑战性的机制，在可压缩情况下通常仅出现在三维模型配置中。本文展示了使用隐式时间步进方法和相容有限元离散化求解该测试算例的数值结果，作为参考解。通过速度方程中平流非线性的平流形式与矢量不变形式的对比示例，展示了该方案的一种可能用途。对比表明，使用矢量不变形式时会出现类似 Hollingsworth 的不稳定性。
引用
@article{arxiv.2501.09752,
title = {A vertical slice frontogenesis test case for compressible nonhydrostatic dynamical cores of atmospheric models},
author = {Hiroe Yamazaki and Colin Cotter},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.09752},
year = {2025}
}