数值预报2012级复习提纲
2012 湖北理工学院 计算机学院 数值分析 期末复习材料
。 3. 有 7 个节点的 Newton-Cotes 公式的代数精度为 7 次。 Cotes 系数取决于 积分区间等分数 。 5、用复化梯形公式计算积分
∫
1 .5
0
e − x dx ，区间[0,1.5]应等分为 n
=
75
才能使截断误差不超过
1 × 10 − 4 。 2
n
6、插值型求积公式
∑ Ak f ( x k ) ≈
×
)
2. 3 的优 点 是： 在 计算 时 ，高 一 级的 插 值多 项 式可 利 用前 一 次插 值 的结 果 。 )
( x − x1 )( x − x 2 ) ( x 0 − x1 )( x 0 − x 2 ) 表示节点 x 0 处的二次插值基函数。
4. 在拉格朗日插值中，插值节点 二、填空题
*
( × ) ( √ ( × )
)
1.
为 了使 计 算
3 − x −1
4
(x
− 1)
2
+
9
(x
− 1)
3
的 乘除 法 次数 尽 量少 ， 应将 该 表达 式 改写 为
y = 12 + ( 3 + ( − 4 + 9 t ) t ) t ,
1 t = x −1 ；
4,
4, x * = –0.003457 是 x 舍入得到的近似值，它有 4 位有效数字，绝对误差限为 2. 1 1 × 10 − 6 , × 10 − 3 2 6 ； 3. 用四舍五入得到的近似数 0.550，有 3 位有效数字，其相对误差是 0.0909% 。 三、选择题 1． x = –0.026900 作为 x 的近似值，它的有效数字位数为( C ) 。 (A) 7； (B) 3； (C) 不能确定 (D) 5. 2．舍入误差是( A )产生的误差。 (A) 只取有限位数 (B) 模型准确值与用数值方法求得的准确值 (C) 观察与测量 (D) 数学模型准确值与实际值 3．用 1+x 近似表示 ex 所产生的误差是( C )误差。 (A). 模型 (B). 观测 (C). 截断 (D). 舍入 4．用
数值预报复习
数值预报复习数值预报是一种基于数学和物理模型来预测天气、气候的方法。
其基本原理是将大气分成若干小区域，对每个小区域的气象环境进行数学描述，然后通过计算机模拟来预测未来的天气情况。
数值预报的历史可以追溯到20世纪50年代，当时主要使用的是简单的数学模型和手工计算方法。
随着计算机技术的不断发展，数值预报的模型及算法在20世纪70年代得到了重大的突破和提升，开始出现了全球和区域数值天气预报模型。
随着计算机性能的继续提高，现代的数值预报模型可以处理更复杂、更细致的气象现象，并且可以不断优化和改进。
数值预报模型的核心是数学方程式，包括热力学、动力学、辐射和水平动量方程等。
对于大气系统的模拟和预测，需要将这些方程式与大气的初始状态和边界条件相结合。
在数值预报模型中，初始状态非常重要。
气象观测数据直接影响模型的准确性和可靠性。
对于一次数值预报，需要尽可能多的收集气象观测数据，以获得尽可能准确的初始状态。
在收集的气象观测数据中，包括气温、气压、湿度、风速和降水量等数据。
此外，卫星云图和雷达扫描等现代技术也为数值预报提供了新的数据来源。
当数值预报模型得到初始状态和边界条件后，需要通过计算机进行计算和模拟。
计算结果可以得到一系列数值输出，其中包括环流、气温、湿度等方面的变量。
通过这些计算结果，可以预测未来一段时间内的气象情况。
为了提高数值预报的准确性和可靠性，还需要进行计算结果的验证和比对，以提高模型的质量和准确性。
总的来说，数值预报是一种基于数学和物理模型的天气预报方法，其核心是数学方程模型和计算机模拟技术。
随着计算机技术和气象观测数据的发展，数值预报的准确性和可靠性不断提高，将在未来的天气预报中发挥更加重要的作用。
《数值天气预报 》复习总结
引言数值天气预报的定义在给定初始条件和边界条件的情况下，数值求解大气运动方程，由已知初始时刻的大气状态预报未来时刻的大气状态数值预报模式的主要内容初始场（资料同化）数值天气预报模式需要一个初始时刻的状态作为初始场，而初始场一般由常规观测资料和雷达、卫星及其他费常规观测资料同化而成。
动力框架(数值方法)基于七个基本方程，根据预报的时空尺度和预报对象对方程组进行简化，使用不同的差分方式进行数值计算。
物理过程(参数化)数值模式基于动力框架通过物理过程参数化来描述不同尺度的天气过程。
其中对参数化过程的优化和改进对数值模式预报准确率的提高起着关键的作用。
数值天气预报的特点种类繁多；空间、时间分辨率高；时空分布的连续性好；预报误差特征极其复杂促进数值预报迅速发展的因素探空技术及先进的探测技术的发展；通讯技术的发展；动力气象和天气学的发展；计算机和计算技术的发展数值预报的主要挑战次网格尺度的物理过程由于大气是一种具有连续运动尺度谱的连续介质，故不管模式的分辨率如何高;总有一些接近于或小于网格距尺度的运动(见数值天气预报常用计算方法)，无法在模式中确切地反映出来，这种运动过程称为次网格过程。
非线性方程的数值解虽然在适当条件下，可以证明某些线性微分方程组的稳定格式的数值解，能够近似表示相应的微分方程组的真解，但对于非线性微分方程来说，两种解却可能不完全一致。
已有证据表明虽然有时候数值解是计算稳定的;但却与真解(这是特殊情况，真解是已知的)毫无相似之处。
初值形成问题它包括初值处理、卫星资料的应用和四维同化等问题，这些问题至今尚未很好解决。
误差(1)分析误差:目前，观测系统并不完全按照天气预报的要求建立的，而且观测资料包含各种不同类型、不同分布密度、不同观测频率和观测精度。
基于这种不完善的观测系统基础，所得到的资料同化分析场与真实大气之间必然存在差异，这种来自分析场上的误差导致了模式计算上的误差。
(2)模式误差:模式的水平和垂直分辨率不够精细，物理过程参数化不够完善，难免有这种或那种的假定或简化，很难完全描写真实大气特征而造成误差。
天气预报考试复习提纲
天气预报考试复习提纲1、天气预报技术:经验规则、概念模式、动力学模式、数值预报、统计方法。
2、常用的数值预报释用技术有PP方法和MOS方法、卡尔曼滤波、人工神经元网络。
3、一个完整的主观分析和预报步骤需要回答以下6个问题：1）已经发生了什么？2）为什么它发生了？3）正在发生什么？4）为什么它正在发生？ 5）将要发生什么？ 6）为什么它将要发生？4、风云二C星下点可见光图象的分辨率1.25公里、星下点红外图象的分辨率5公里、星下点水汽图象的分辨率5公里。
5、在可见光图象上，反照率越大，色调越白亮；高反照率的云具有的特点：云的厚度大；云水(冰)含量高；云滴的平均尺度小。
6、水汽图象主要反映对流层中层400-600 hPa的水汽。
7、云在卫星图象特征有哪些？1）无论在可见光还是红外图象（包括水汽图象）上，积雨云的色调都是最白的2）积雨云顶比较光滑，只有当出现穿透性强对流云时，在可见光图象上显示不均匀的纹理3）当高空风速垂直切变很大时，积雨云的上风一侧边界光滑整齐，下风一侧出现羽状卷云砧；当高空风很小，风的垂直切变较小时积雨云表现为一个近乎圆形的云团4）可见光图象上，积雨云常具有暗影，特别是积雨云顶很高、太阳高度角较低、下表面色调较浅时，暗影更加显著5）积雨云的尺度相差很大，小到十几公里，大到达几百公里；一般说来，初生的积雨云尺度小，呈颗粒状，边界十分光滑，成熟的积雨云云体较大，顶部出现向四周散开的卷云羽，消亡的积雨云色调变暗，为一片松散的卷云区6）积雨云与高层云系在气象卫星图象上都呈现白亮，但是它们在云型上不同，积雨云表现为云团或块状，而高层云常表现为均匀一大片。
8、标准红外图象和水汽图象的异同点(这个答案有两个，请自己考虑。
)答1：共同点：（原来的答案不对）不同点：标准红外图像表征的是地表或云顶发射并到达卫星的净辐射，红外云图大致可以区分云高，但不能区分地表和低云；水汽图像表征的是地表或云顶发射的辐射在经过大气时被大气中的水汽吸收后再辐射而到达卫星的辐射，水汽云图只反映对流层中上层的水汽情况，可提供无云区的信息（暗区）和连续的大气水平运动信息。
数值预报复习要点
数值预报复习要点数值预报是指利用数值模式和数值模拟技术对未来的天气、气象灾害等进行数值计算和模拟预测的一种方法。
数值预报是现代气象科学的基石之一，也是气象预报的主要方法之一、随着计算机技术的不断发展和数值模式的不断改进，数值预报的准确性和精确度也在不断提高。
数值预报的目标是通过计算和模拟天气的物理过程，提供未来特定时间和地点的天气信息。
为了实现这个目标，数值预报需要准确的初始状态、边界条件、模式参数和物理参数。
准确的初始状态是指在数值模型开始积分计算之前，需要有准确的初始大气和海洋状态参数，如气压、温度、湿度、风向等。
边界条件是指在模拟区域的边界上给定的气候参数，如模拟区域的气候类型、地形特征等。
模式参数是指数值模型的各种参数，如时间步长、网格分辨率、数值格式等。
物理参数是指数值模型中各种物理过程的参数，如辐射传输参数、湍流参数等。
数值预报的基本原理是利用大气动力学、热力学、辐射传输等基本方程组构建数值模型，并通过计算和模拟这些方程组来进行天气预测。
数值模型一般采用有限差分法、有限元法或谱方法等数值方法进行离散化，然后通过迭代求解离散方程组来得到数值解。
在数值计算的过程中，由于模式的不完善和不确定性等原因，数值预报结果会存在误差。
为了减小误差，提高数值预报的准确性，通常可以采取以下方法：1.数据同化。
数据同化是指将实测观测数据与数值模拟结果进行比较和调整，从而提高数值预报的准确性。
常见的数据同化方法包括最优插值法、卡尔曼滤波法、变分法等。
2.模式改进。
模式改进是指通过改进数值模型的物理参数、数值算法和计算机代码等，来提高数值预报的准确性。
例如，改变数值模型的网格分辨率、时间步长，改进数值模型的物理过程参数等。
3.集合预报。
集合预报是指利用多个数值模型或同一模型的多个不同初始条件进行数值预报，并通过统计方法对集合成员结果进行分析和组合，从而提高数值预报的准确性。
常见的集合预报方法包括蒙特卡洛方法、模式扰动方法等。
桂林2012年预报竞赛复习题(DOC)
一、填空题1．发展现代气象业务的重点是发展以提高气象服务覆盖面和满意率为目标的公共气象服务业务，以提高预报预测准确率和精细化为核心的气象预报预测业务，以面向预报服务业务的发展需求且能连续、稳定、可靠运行为重点的综合气象观测业务，使其形成相互衔接，互为支撑的业务体系。
发展现代气象业务的宗旨是提高整体水平，发挥总体效益，切实增强防御和减轻气象灾害以及应对气候变化的能力，为国民经济和社会发展以及人民福祉安康提供更加优质的气象服务。
2．与传统天气预报相比，精细天气预报更注重对气象要素演变过程的描述和定量预报。
3．只有热带气旋和大风降温预报可以发布“消息”，预计未来6-12 小时责任区内将出现冰雹天气，应发布冰雹警报。
4．根据《中短期天气预报质量检验办法（试行）》的规定，预报有≥8级大风，实况风力为15m/s，评定为≥8级大风“空报”。
某地某月漏报中雨5次,空报中雨2次,报对3次，其TS为0.3。
5．霜冻预警信号分三级，其中橙色表示24小时内地面最低温度将要或者已经下降到－5 ℃以下。
6．扬沙天气能见度在1.0-10.0 千米以内。
7．下图为陆地站填图格式：其中，SpSpSpSp为重要天气现象。
填在图上的是电码数字。
若电码数字为911fxfx，911是指示码，fxfx是极大瞬间风速。
若电码数字为939nn，939表示过去6小时内出现冰雹，nn是冰雹最大直径。
C H是高云状，若此处为表明为蔽光高层云或雨层云。
8．地物杂波主要有固定地物杂波和超折射地物杂波两种类型。
9.表达由空气的垂直运动（输送）所引起的局地某一物理量的变化称为对流变化（率）。
10.雷达能够探测降水天气系统内部结构的原因在于降水粒子对于雷达发射的电磁波的后向散射。
11．梅雨锋结构与一般的冷锋结构有很大的不同，主要表现在梅雨锋上的水平温度梯度比一般冷锋小很多，湿度的水平梯度较大。
此外，梅雨锋上的积云对流较强。
12．赤道辐合带可分为两种类型，一种是无风带，另一种是信风带。
数值天气预报数值天气预报复习.docx
数值天气预报第一章1、名词解释数值天气预报：所谓数值天气预报，就是在给定初始条件和边界条件的情况下，数值求解大气运动基本方程组，由已知的初始时刻的大气状态预报未来时刻的大气状态。
因此，大气运动基本方程组是制作数值天气预报的基础。
初始条件：初始条件就是初始时刻各因变量(即气象要素)的空间分布。
其一般形式为u=u(x,y,z,O) v=v(x,y,z,O)t=0, w=w(x,y,z,O)p=p(x,y,z,O)T=T(x,y,z,O)边界条件：边界条件就是所研究区域的大气边界上气象要素应满足的条件。
研究全球范围的大气运动，如果大气内部各气象要素都是连续的，则只需给出大气的下边界条件和上边界条件；如果大气内部存在不连续面，则还需给出内边界条件。
尺度分析:所谓尺度分析就是根据某种类型运动的特征尺度来估计基本方程组中各项数量级的大小，从而使方程组得到简化的一种方法。
特征尺度：物理变量的特征尺度是指某种类型运动所占据的空间范围、维持的时间、各场变量及时空变化的典型值。
大气模式：2、问答四种坐标系的优缺点？第二章1、名词解释地图放大因子：映像比例尺m是映像平面上的距离与地球表面上相对应距离的比值，称之为地图放大系数或地图放大因子。
正形投影：投影光源位于球心，映像面为圆锥面，映像面圆锥角为a (0<a<180),标准纬度为<Po 2、问答特点% —- *第二早1、名词解释平滑：所谓平滑就是用某点周围若干点的值进行加权平均来代替该点的值，经过这样处理的物理量场可以衰减或者滤掉短波分量。
2、问答什么是差分格式的相容性、收敛性和稳定性？它们之间的关系如何？答：截断误差是否随着网格距和时间步长趋于零而趋于零，称为解的收敛性问题。
舍入误差是否随着网格距和时间步长趋于零而在整个求解区域内保持有界，称为解的稳定性。
相容性、收敛性和稳定性之间的关系，即为克拉斯等价定理：对于一个线性微分方程的适定初值问题，若其差分方程和微分方程是相容的，则稳定性是收敛性的充分必要条件。
数值天气预报 教学大纲
数值天气预报教学大纲1. 简介数值天气预报是一种基于数学模型和计算机模拟的天气预报方法，通过对大气、海洋等要素的观测和分析，运用数学和物理模型对未来的天气进行预测。
本课程将介绍数值天气预报的基本原理、方法和应用，帮助学生了解天气预报的科学性和实用性。
2. 学习目标本课程的学习目标如下： - 理解数值天气预报的基本原理和方法； - 掌握数值天气预报的数据处理和模型运算方法； - 学会运用数值天气预报模型进行天气预测和分析； - 了解数值天气预报在气象学、农业、航空等领域的应用。
3. 教学内容3.1 数值天气预报原理•大气观测和分析方法•大气物理和数学模型•数值预报的数值差分方法和模拟问题•模型参数和边界条件的选择3.2 数值天气预报方法•数值预报模型的发展历程和分类•数值模型的结构和运算原理•静力平衡和动力平衡的处理方法•误差和不确定性的分析与评估3.3 数值天气预报数据处理•天气观测数据的质量控制和预处理•数据插值和外推方法•大气要素和变量的处理和计算•数据可视化和分析方法3.4 数值天气预报模型应用•雷达和卫星观测数据的应用•航空和海洋天气预报的模型应用•气象灾害预报和预警系统•农业气象和环境保护的应用4. 教学方法本课程将采用讲授、案例分析和实践操作相结合的教学方法。
学生将通过理论授课了解数值天气预报的基本原理和方法，并通过实践操作掌握数据处理和模型运算的技巧。
案例分析将帮助学生将所学知识与实际应用相结合，并培养学生的问题解决能力和创新意识。
5. 评估与考核学生的评估与考核主要包括以下方面： - 日常作业和实验报告：占总成绩30% - 课程项目和案例分析：占总成绩40% - 期末考试：占总成绩30% 评估与考核旨在全面考察学生对数值天气预报的理解和应用能力，培养学生的实际操作和问题解决能力。
6. 参考资料•李敏，何大明. 数值天气预报基础与实践[M]. 气象出版社，2018.•杨培，郭志刚. 数值预报原理与方法[M]. 气象出版社，2019.•Tijana Janjić. The Weather Research and Forecasting Model: Overview, System Efforts, and Future Directions.Bulletin of the American Meteorological Society, 2011,92(8): 39-46.7. 其他要求•学生需要具备一定的物理、数学和计算机基础知识；•课程中的实践操作需要学生使用计算机进行模型运算和数据处理；•学生需要自备计算机，并安装相应的数值天气预报软件和数据处理工具。
《数值天气预报》复习总结
《数值天气预报》复习总结
《数值天气预报》是一种基于数值模型的天气预报方法，通过计算大
气动力学、热力学和水气动力学方程，对未来一段时间内的天气情况进行
预报。
数值天气预报的精度和准确性受到多种因素的影响，包括模型分辨率、观测数据质量和种类、物理参数化方案等。
下面是我对《数值天气预报》的复习总结。
此外，物理参数化方案是数值模型中的重要组成部分。
物理参数化方
案主要用于对大气中的一些微观过程进行近似描述，如对流、辐射、湍流等。
复习中，我主要关注参数化方案的原理和应用方法，以及物理参数化
方案对模型预报结果的影响。
在复习过程中，我进行了大量的练习和习题训练，以巩固所学的知识。
同时，我还参考了一些经典的教材和论文，以了解该领域的最新进展。
通
过这些复习工作，我对《数值天气预报》的理论体系有了更清晰的认识，
并且对数值天气预报的方法和技术有了更深入的了解。
同时，我意识到数值天气预报是一个复杂的系统工程，其中涉及到多
个学科的知识和技术。
要想取得准确和可靠的预报结果，需要综合运用气
象学、数学、物理学、计算机科学等多个学科的知识和方法。
另外，观测
数据的质量和种类、数值模型的准确性和分辨率、物理参数化方案的合理
性等因素也会对预报结果产生重要影响。
总结来说，通过对《数值天气预报》的复习，我对数值天气预报的原理、方法和技术有了更全面的了解。
我相信，在今后的学习和工作中，我
能够将这些知识运用到实际中，为提高数值天气预报的精度和准确性做出
贡献。
数值预报复习
数值预报复习Part1 基本概念、基本理论1、什么是数值预报？数值天气预报就是在给定的初始条件下，通过对大气运动方程组进行数值积分，从而得到未来某一时刻大气环流的状况和气象要素的分布特征。
2、什么是地图投影？地图投影就是按照一定的数学条件，将球形的地球表面展绘于一张平面图上，或者说把地球表面投影到一个简单的曲面上，并沿某经线展开成为平面得到平面图形。
3、气象学中常用的地图投影有哪些？各有哪些特点？1、平面投影、方位投影：也叫极射赤面投影，其光源位于南极，投影面为一个与60o N纬圈相割的平面，即标准纬度取在=60°，这就得到一张适用于北半球的平面投影图。
它属于正形投影。
2、圆锥投影：光源位于地球球心，投影面为一个与地球表面相割于60o N和30o N的圆锥面，圆锥面从北向南切割。
当然，相反方向可以获得南半球的圆锥投影图。
标准纬度为=30°和=60°。
Lambert投影就是圆锥投影，它也是正形投影。
3、圆柱投影：即Mercator投影，光源位于球心，投影面是与地球表面相割于南北纬o的圆柱面，即标准纬度取为=°。
)]()([m v y n u x m n V ∂∂+∂∂=⋅∇)]()([m u y n v x m n ∂∂-∂∂yA nv x A m u A V ∂∂+∂∂=∇⋅j y A n i x A m A ∂∂+∂∂=∇4、地图投影坐标系中，散度、涡度、平流项、水平梯度等的表示方法散度： 涡度： 平流项：水平梯度：5、微分方程离散化的方法有哪些？ 主要有三种：差分法、谱方法、有限元法6、什么是差分法？差分近似有何特点？差分法：将基本方程组写在离散的网格点上，用差商代替微商，将偏微分方程转换成差分方程，然后用代数方法求解。
特点：一致性（相容性）、收敛性、稳定性7、什么是平滑？有何作用？ 平滑就是用某点周围若干点的值进行加权平均，代替该点原先的值作用：经过平滑处理的变量场，可以衰减或过滤掉短波分量，起到滤波的作用8、什么是客观分析？其作用是什么？常见的客观分析方法有哪几种？客观分析就是将不规则分布的站点资料重新构建到规则网格点上，使它们能够客观地表示气象要素的空间分布。
数值预报期末复习材料.doc
数值预报第一章大气运动方程组1、大气运动方程组满足的基本物理定律：动量守恒定律（即牛顿笫二定律），质量守恒定律，气体试验定律，热力学第一定律，水气守恒宦律2、什么是数值夭气预报1. 天气、气候现彖是地球大气运动的结果，它们受一定的物理、化学定律的支配，这些定律可以用一组微分方程来表示。
2. 从一定的初始状态出发，在--定的环境条件（即边界条件）下求出这--微分方程组的解，就可以对未来的天气或气候状况做出预报。
3. 由丁•方程组的复杂性，这一过程必须借助于现代高性能计算机使用数值方法才能求解，这就是数值预报。
3、常用坐标系有哪些？各有什么优缺点？常用坐标系有z,p, o, 0四种:z坐标系优点：（1）对大气运动演变的图彖容易表示出来。
（2）比较直观z坐标系缺点：在实际应用屮，特别是在数值天气预报屮有时不方便。
P坐标系优点：（1）适合等圧面分析，可直接用等圧面上的气象资料近似计算各要素时空偏微商（2）连续方程简单，不含密度项（3）静力近似代替垂直运动，滤掉对天气变化影响不大的垂直声波P坐标系缺点：（1）静力近似假设，不适合小尺度（2）下边界难处理，不适合研究地形对大气运动影响。
坐标系优点：下边界条件极为简单，便于研究地形对大气波动的影响。
坐标系缺点：（1）水平运动方程复杂（2）在地形陡哨的地方，气压梯度力为2个大MZlnJ的小差，难于计算e坐标系优点：（1）研究绝热运动是方便的，也可以用于非绝热情况。
（2）如果运动是干绝热的，这时运动可作为二维问题处理。
8坐标系缺点：（1）复杂地形难于处理。
（2）等0面与地面交角大，不是准水平的。
4、保持距离不变的地图投影称等距投影；保持面积不变的地图投影称等面积投影；保持两相交曲线之间角度不变的地图投影称保角投影或正形投影；5、按投影面的性质分类，可分为：平面投影，圆锥面投影，圆柱投影6、极射赤面投影：特点：极射赤面投影是一种正形割投影，起光源位于南极，映像面为一与地球相割与60、的平面，投影面所张的平面角为360度，因而21。
《数值天气预报》复习总结
《数值天气预报》复习总结
《数值天气预报》是一种科学技术，其使用复杂的数学模型和计算机
技术来预测未来几天天气的发展情况，是一种将气象科学和计算机科学结
合在一起的新兴科学。
数值天气预报具有众多优势，它可以计算出大量的
天气参数，从而了解未来的天气趋势，并且在一定程度上实现了对未来天
气变化的预测，在许多方面比传统的天气预报更加准确。
数值天气预报技术的基本原理是使用一组完备的分析方程，来解释大
气中的物理现象，以及由这些物理现象引发的气象变化。
对于大气系统，
其核心方程就是基本的气象微分方程，它有助于描述大气中气流的运动规律。
在数值天气预报中，首先需要对大气里的其中一特定时刻进行评估，
以此作为基础条件；然后，建立一个适当的宏观模型，以描述大气中的每
一部分空间的流变情况；第三，建立一个精细的模型，用于描述大气系统
中每一部分空间的细节流变情况；最后，使用数值技术，结合之前的方程，来模拟大气系统的整体运动规律，从而推算出未来几天的天气变化情况，
实现对未来天气的预测。
传统的天气预报技术需要观测和研究大气中的各种变化情况，而数值
天气预报技术的优点在于可以计算大量的天气参数。
数字天气预报复习资料
数字天气预报复习资料数字天气预报复习资料天气预报是我们日常生活中非常重要的一部分，无论是出门旅行还是日常穿衣，我们都需要根据天气情况来做出相应的安排。
而数字天气预报作为一种新兴的天气预报方式，正逐渐受到人们的关注和重视。
本文将为大家提供一份数字天气预报的复习资料，帮助大家更好地了解和应用数字天气预报。
一、数字天气预报的定义和原理数字天气预报是利用计算机技术和数值模型对大气环流、温度、湿度等气象要素进行数值模拟和预测，从而得出未来一段时间内的天气情况。
与传统的天气预报相比，数字天气预报具有更高的精度和准确性。
其原理是通过收集和分析大量的气象观测数据，利用数学模型和物理方程进行计算和预测，最终得出天气预报结果。
二、数字天气预报的优势和应用1. 高精度：数字天气预报利用先进的计算机技术和数值模型，能够更准确地模拟和预测天气变化，提供更精确的天气预报结果。
这对于农业生产、交通运输、旅游出行等行业和个人生活都具有重要意义。
2. 及时性：数字天气预报可以实时更新和发布，及时提供最新的天气信息。
这对于应急救援、灾害预警等工作具有重要作用，能够帮助人们及时采取相应的措施，减少损失。
3. 个性化：数字天气预报可以根据用户的需求和位置信息，提供个性化的天气预报服务。
用户可以根据自己的喜好和需求，定制所需的天气信息，例如航空公司可以根据飞行计划获取特定地区的天气预报，帮助飞行员做出合理的决策。
三、数字天气预报的发展和挑战数字天气预报作为一种新兴的天气预报方式，正不断得到改进和完善。
随着计算机技术和数值模型的不断发展，数字天气预报的精度和准确性将进一步提高。
然而，数字天气预报也面临一些挑战。
1. 数据不确定性：数字天气预报依赖于大量的气象观测数据，但由于观测设备和技术的限制，观测数据可能存在一定的误差和不确定性，从而影响到预报结果的准确性。
2. 模型参数选择：数字天气预报所使用的数值模型需要选择合适的参数和初始条件，这对于预报结果的准确性至关重要。
2012数测考试复习资料
控制测量——先把一系列起控制作用的地面点，经过一定的数学方法(地图投影)处理后，作为进一步测绘及制图的基础。
碎部测量是利用全站仪或GPS 等仪器在某一测站点上测绘各种地物、地貌的平面位置和高程的工作。
根据临近的控制点来确定碎部点（地物特征点和地貌特征点）对于控制点的关系。
一是测，测量地物、地貌特征点的位置二是绘，绘制地物、地貌特征点（碎部点）地物特征点：轮廓点和中心点地貌特征点：方向和坡度变化点2.何谓地物？在地形图上表示地物的原则是什么?地物是指地球表面上固定性的物体，如河流，湖泊，道路，房屋和植被等。
地物在地形图上的表示原则：1、依比例尺表示：如房屋、运动场等；2、不依比例尺表示：如纪念碑、烟囱；3、半依比例尺表示：如围墙、单线道路等。
地物的测绘主要是测定地物的特征点。
如地物轮廓的转折点、交叉点、曲线上的弯曲变化点、独立地物的中心点。
连接这些特征点，便得到与实地相似的地物形状。
地物测绘必须根据规定的比例尺，按规范和图式要求，进行综合取舍，将各种地物表示在地形图上。
山头与洼地的等高线都是一组闭合曲线，但它们的高程注记不同。
内圈等高线的高程注记大于外圈者为山头；反之，小于外圈者为洼地。
也可以用坡线表示山头或洼地。
示坡线是垂直于等高线的短线，用以指示坡度下降的方向山脊和山谷山的最高部分为山顶，有尖顶、圆顶、平顶等形态，尖峭的山顶叫山峰。
山顶向一个方向延伸的凸棱部分称为山脊。
山脊的最高点连线称为山脊线。
山脊等高线表现为一组凸向低处的曲线相邻山脊之间的凹部是山谷。
山谷中最低点的连线称为山谷线，山谷等高线表现为一组凸向高处的曲线。
在山脊上，雨水会以山脊线为分界线而流向山脊的两侧，所以山脊线又称为分水线。
在山谷中，雨水由两侧山坡汇集到谷底，然后沿山谷线流出，所以山谷线又称为集水线。
山脊线和山谷线合称为地性线。
鞍部是相邻两山头之间呈马鞍形的低凹部位。
它的左右两侧的等高线是对称的两组山脊线和两组山谷线。
鞍部等高线的特点是在一圈大的闭合曲线内，套有两组小的闭合曲线陡崖是坡度在70°以上或为90°的陡峭崖壁，若用等高线表示将非常密集或重合为一条线，因此采用陡崖符号来表示，如图(a)、(b)所示。
数值天气预报 教学大纲
数值天气预报教学大纲一、前言天气预报是气象学的核心内容之一，在现代社会中具有非常重要的意义。
随着科技的进步，数值天气预报成为了天气预报的主要方法之一。
本教学大纲旨在介绍数值天气预报的基本概念、原理、方法和应用，帮助学生了解和掌握数值天气预报的主要内容。
二、教学目标1.理解数值天气预报的基本原理和方法；2.掌握数值天气预报模型的基本结构和运行原理；3.能够分析和解读数值天气预报的结果；4.熟悉数值天气预报在实际应用中的一些案例。
三、教学内容3.1 数值天气预报基本概念•数值天气预报的定义和意义；•数值天气预报的基本原理。
3.2 数值天气预报模型•数值天气预报模型的基本结构和组成部分；•数值天气预报模型的输入和输出；•数值天气预报模型的运行原理和方法。
3.3 数值天气预报数据分析和解读•数值天气预报数据的主要参数和指标；•数值天气预报结果的分析方法；•数值天气预报数据的可视化方法。
3.4 数值天气预报的应用案例•数值天气预报在气象科学研究中的应用；•数值天气预报在气象灾害预警中的应用；•数值天气预报在军事、交通、农业等领域中的应用。
四、教学方法和手段1.理论授课：通过讲解和演示，向学生介绍数值天气预报的基本概念、原理和方法。
2.实践操作：通过实际操作数值天气预报模型和分析数值预报结果，帮助学生掌握数值天气预报的实际应用技能。
3.讨论交流：鼓励学生参与讨论和交流，加深对数值天气预报知识的理解和应用。
五、教学评价和考核1.课堂测验：针对教学内容进行单选、多选和简答题测试，考核学生对数值天气预报的理解和掌握程度。
2.实验报告：要求学生进行数值天气预报的模拟实验，并撰写实验报告，评估学生对数值天气预报模型的掌握情况。
3.课堂讨论：根据学生参与讨论的情况进行评价，评估学生对数值天气预报应用案例的理解和分析能力。
六、教学资源1.数值天气预报模型软件：提供给学生使用数值天气预报模型进行实际操作和分析。
2.书籍资料：提供数值天气预报相关的教材和参考书籍，供学生学习和参考。
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《数值天气预报》复习提纲
第一章 基本方程
1、什么是数值天气预报？
2、数值天气预报包含哪些主要内容？
3、大气的基本方程由哪些方程构成？
4、球坐标系、局地直角坐标系（即Z 坐标系）、P 坐标系和σ坐标系的方程组的优缺点？
5、根据水平运动方程的形式，可将数值模式分为哪几类？过滤模式和原始方程模式有何区别？
6、由σ坐标系的定义推导出p 坐标系的垂直速度ω和σ坐标系的垂直速度σ
之间所满足的关系式？
7、请写出水平气压梯度力在σ坐标系下的形式？
第二章 地图投影
1、 地图投影的基本概念（地图投影放大系数，标准纬度、正形投影、圆锥常数等）
2、 常见的三种地图投影及其基本特点。
熟悉三种地图投影放大系数的公式。
3、 正交曲线坐标系的特点及其矢量运算关系式。
4、 拉密系数的概念及意义。
地图投影坐标系的拉密系数是什么？
5、 如何从正交曲线坐标系的方程推导出地图投影Z 坐标系的方程。
6、 如何推导地图投影P 坐标系的连续方程。
7、 请写出水平散度V ⋅∇在地图投影坐标系的展开式。
8、请将气压梯度力p ∇-ρ1
表示为地图投影（X ，Y , Z , t ）坐标系的表达式？
第三章 数值计算方法
1、 会根据要求建立微分方程对应的差分方程。
2、 什么是差分格式的相容性、收敛性和稳定性？如何证明差分格式的线性稳定性判据？稳定性判据的物理意义是什么？
3、 会建立常用的时间积分格式，它们各有什么特点？
4、 对于线性方程，有限网格下差分格式会引起哪些误差？如何减小这些误差？
5、 什么是非线性不稳定，什么是混淆误差？为什么说混淆误差可能是引起非线性不稳定的原因？
6、 为什么只有2x ∆~4x ∆之间的短波才会发生能量的自反馈，从而引起非线性不稳定？
7、 抑制非线性不稳定的措施主要有哪些？
8、写出平滑系数为S 的三点平滑公式，会求解其响应函数R 。
当S=1/2时，三点平滑公式有何性能？
9、什么是正逆平滑，为何气象中常要采用正、逆平滑的方案？
10、写出5点平滑公式、9点平滑公式，说明它们的性能差异
第四章 正压原始方程模式
1、 构造正压原始方程模式的物理条件有哪些？每个物理条件在设计模式时有何意
义？
2、 正压原始方程模式的预报方程组由哪几个方程组成，具体形式如何？
3、 正压原始方程组有哪些主要的积分性质？如何证明其满足全球大气总质量守恒？
4、 正压原始方程组的线性计算稳定条件是什么？说明该表达式的物理意义。
5、 原始方程模式的非线性不稳定问题为何非常突出？
6、 什么是守恒的空间差分格式？什么是一次守恒格式，什么是二次守恒格式？为何要
引入二次守恒格式？会建立简单平流方程和通量方程的一次守恒格式和二次守恒格式。
7、 有⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-+-+j i j i x j i j
i x A A d A A A A ,21,21,21,211,21 请写出??,?
,?====x y x x xx xx A A A A 8、 用上述关系，在（i,j ）格点处，写出下式可以用于编制程序的表达式： 0=++y y y
x x x t t F v F u F 9、请写出通量形式正压原始方程组的二次守恒格式和总能量守恒格式。
10、请说明正压原始方程模式的显示格式时间积分方案如何实施。
为什么起初要用欧拉
后差格式？为什么积分1小时后要改为中央差格式？由于中央差格式有计算解，我们采取什么措施去抑制计算解的增长？
11、 什么是三步法时间积分格式？会建立三步法时间积分格式。
12、什么是半隐式格式？以振动类方程u i dt
du ω=为例，设计一个半隐式格式． 13、绘出正压原始方程模式的计算框图（见141页，图4.14），并作简单说明。
14、说出正压原始方程模式的主要计算步骤。
第五章 斜压原始方程模式
1、为何要引入斜压原始方程模式？
2、设计σ坐标系一般应遵循什么原则？
2、若研究绝热运动，且要考虑地形，请设计一个适合研究该运动的的σ坐标系。
3、什么是模式的层，什么是模式的面，预报方程一般应写在什么面上？为何垂直速度方程不与一般预报方程写在一个面上？
第六章 初、边界条件及其物理过程参数化
1、什么是客观分析？
2、什么是资料的“初始化”，为何要进行初始化？初始化常用那些方法？
3、什么是资料“同化”，三维资料同化和四维资料同化有何不同？
4、常用的边界条件有哪些？什么是嵌套边界条件？
5、什么是物理过程参数化？
考试题型：填空，名词解释，推导，问答
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