再论用于非静力模式的气压分离技术

摘要

在现有的非静力模式中,一般都采用气压分离技术,用扰动气压等作为控制方程组的预报变量.其所以如此,主要是为了用扰动垂直气压梯度力代替垂直气压梯度力,使垂直动量方程中最大的各项之间的量级差减小,从而使模式所需要的垂直分辨率减小的缘故.根据资料分析,在强对流时垂直气压梯度的静压部分约占其99％,非静压部分约占其1％;而一般设基本态气压为静压力且只是高度的函数的情况下即使采用气压分离技术,不考虑非静压部分,也只能使扰动气压梯度约为气压梯度的10％或稍小,而远未达到1％.也就是说,该技术的潜力还未充分发挥.易见,这是由于基本态气压和实际静压力还有相当的差的缘故.比如,观测的地面气压、温度和温度递减率和相应的基本态的差,温压场随天气和环流形势变化而发生调整等都可能出现这种情况.因此,基本态不应只是z的函数,而应是时空的函数,并应满足静力近似和状态方程.这相当于把方程组分解为静力方程组和扰动方程组.本文的主要内容有：对垂直动量方程的分析，大气控制方程组、控制方程组的分解、能量分析。