數值預報計算不穩定之研究與實例

期刊名稱: 氣象預報與分析
Volume: 57
Issue: 2
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劉廣英

導 言

  天氣現象卽發生於包圍吾人四周,時時爲各式運動之大氣中,則由解大氣運動方程,應可預測未來天氣變化。此一數値天氣預報概念,早在1912年卽已由英人李察遜(Richardson)提出,並做實際計算,惜所得結果頗令人失望;復因缺乏有利工具,計算速率難與天氣愛化速率相匹敵,而至自他以後三十餘載無人問津。至二次大戰後,先是戰時爲應軍事需要已發展成功髙速電子計算機,又有芝加哥大學賈尼(Charney )敎授推導成功之重力波過濾技術,方使數値預報獲得新生。經廿餘年的努力與改進,美中央氣象局固以數値預報爲主要工具,卽其他先進國家亦急起直追,成就之大,有目共睹。

  基本言之•解大氣迎動方程有兩種法則,卽吾人熟知由擾動(Perturbation)求其分析解之擾動法,及以導數(derivative)極限求近似値之定差法。所謂計侏不穏定,實卽運用第二種方法時,因吾人所取時間與距離之定差(卽△t與△x)不恰當,而使計算結果產生誤差之謂。此種誤差可使答案中包含很多非因大氣波動而起之變化,純係計算誤差累積而來,故稱爲計算不穏定。在一次線性偏微分方程中,欲保持計算呈穏定狀態,時、距定差之關係必須爲(c△t/△x)

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