三维可压缩大气模型的指数时间积分
流体动力学
2023-09-19 v1 数值分析
数值分析
摘要
近期矩阵指数函数求值方面的进展为指数时间积分方法在数值天气预报（NWP）中的实际应用打开了大门。指数方法在浅水模拟中的成功引出了其能否在三维大气模型中获益的问题。本文中，我们通过评估指数时间积分方法在美国海军可压缩深大气非静力全球模型（NEPTUNE——Navy Environmental Prediction sysTem Utilizing a Nonhydrostatic Engine）中的表现，迈出第一步。模拟在一组理想化测试用例上进行，旨在评估非静力模型的关键特征，并证明指数积分器能捕捉所需的大尺度与中小尺度特性，得出与文献可比的结果。我们提出了一种独立于参考态的新上边界吸收层，并在理想化与真实数据模拟中均显示有效。给出了使用带全物理过程的指数方法的真实数据预报，为将指数积分器用于NWP提供了积极前景。
引用
@article{arxiv.2309.09869,
title = {Exponential time integration for 3D compressible atmospheric models},
author = {Greg Rainwater and Kevin C. Viner and P. Alex Reinecke},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.09869},
year = {2023}
}