用于 HOMME-NH 动力核的隐式-显式加性 Runge-Kutta 积分器评估
数值分析
2019-12-06 v2 数值分析
摘要
非静力高阶方法建模环境（HOMME-NH）大气动力核支持传播速度远快于平流风速的声波，从而极大地限制了标准显式时间积分方法可用的步长。精确气候和天气预报并不需要分辨声波。本文通过考虑隐式-显式加性 Runge-Kutta（ARK IMEX）方法来处理这一数值刚性，该方法能够以稳定方式处理声波，而无需对非刚性模态进行隐式处理。我们评估了各种 ARK IMEX 方法在产生精确解的效率、采用大时间步长的能力以及对网格单元长度比的敏感性。使用了 2012 年动力核模型比对项目（DCMIP）的重力波测试和斜压不稳定测试，从 27 种 ARK IMEX 方法中推荐 5 种用于 HOMME-NH。
引用
@article{arxiv.1904.10115,
title = {Evaluation of Implicit-Explicit Additive Runge-Kutta Integrators for the HOMME-NH Dynamical Core},
author = {Christopher J. Vogl and Andrew Steyer and Daniel R. Reynolds and Paul A. Ullrich and Carol S. Woodward},
journal= {arXiv preprint arXiv:1904.10115},
year = {2019}
}
备注
22 pages, 3 Figures, 7 Tables