基于单元Galerkin方法的湿大气有限区域模拟多尺度建模框架

本文提出了一个多尺度建模框架，用于模拟湿大气有限区域天气。该MMF使用粗网格解析大尺度对流，同时通过大量精细局部网格解析局部特征，并将它们无缝耦合。大尺度和小尺度过程均使用非静力大气统一模型中的可压缩Navier-Stokes方程进行建模，并使用具有高阶基函数的连续基于单元的Galerkin方法（谱元法）进行离散化。因此，大尺度和小尺度模型共享相同的动力核心，但可以灵活地单独调整。所提出的MMF方法在涉及由飑线和超级单体模拟产生的风暴云的二维和三维理想化有限区域天气问题中进行了测试。与粗模型相比，MMF数值结果显示了对云过程更好的表征。