Numerikus prognosztika I.

Tartalom

Bevezetés 7
1. A numerikus előrejelzés tárgya és módszerei 7
2. A numerikus előrejelzés dinamikai módszereinek kialakulása és fejlődése 10
3. A légköri mozgások nagyságrendi osztályozása és geometriája 17
I. Rész
A hidrodinamikai előrejelzés elméleti alapjai 23
1. Fejezet
A légkör hidro-termodinamikai egyenletrendszere és az előrejelzési feladat 25
1.1. A kontinuitási egyenlet 25
1.2. Az Euler-féle mozgásegyenlet 26
1.3. A száraz levegő állapotegyenlete 27
1.4. A termodinamikai energiaegyenlet 23
1.5. A nedvesség kontinuitási egyenlete 29
1.6. A prognózis-feladat 30
2. Fejezet
A hidro-termodinamikai egyenletrendszer felbontása különböző
koordináta-rendszerekben 36
2.1. A gömbi vagy szférikus koordináta-rendszer 36
2.2. A térképvetületi koordináta-rendszerek 40
2.2.1. A polársztereografikus projekció 44
2.2.2. A Mercator-féle hengervetület 45
2.2.3. A Lambert-féle kúpvetület 47
2.2.4. Az előrejelzési feladat alakja a térképsík felett 49
2.3. A descartesi koordináta-rendszer 54
2.4. Új függőleges koordinátázás bevezetése. 56
2.4.1. A felszínkövető z koordináta-rendszer 61
2.4.2. A nyomási (izobárikus) koordináta-rendszer 66
2.4.3. Az izentropikus (potenciális hőmérsékleti) koordinátarendszer 72
2.4.4. A Phillips-féle koordináta-rendszer 7
3. Fejezet
A peremfeltételek és az előrejelzési feladat alakja különböző koordináta-rendszerekben
3.1. Az előrejelzési feladat a gömbi, valamint a térképsík és az érintősík feletti descartesi koordináta-rendszerben sík földfelszín esetén és a domborzat figyelembevételével 35
3.2. Az előrejelzési feladat domborzattal rendelkező földfelszín felett a felszínkövető koordináta-rendszerben 88
3.3. A kvázisztatikus légköri egyenletrendszerre vonatkozó előrejelzési feladat a nyomási koordináta-rendszerben 91
3.4. A kvázisztatikus légköri egyenletrendszerre vonatkozó előrejelzési feladat a Phillips-féle koordináta-rendszerben 95
4. Fejezet
A kvázisztatikus áramlások örvényességi és divergenciaegyenlete, a vízszintes sebességmezőt jellemző áramfüggvény és sebességi potenciál használata.
Az előrejelzési egyenletrendszer Integrál-invariánsai 101
4.1. Az örvényességi és a divergencia-egyenlet 101
4.2. Az előrejelzési egyenletrendszer Integrál-invariánsai 111
4.3. A kvázisztatikus előrejelzési egyenletrendszer Integrál-Invariánsai .116
4.4. A kvázisztatikus légkör hasznosítható potenciális energiája 128
5. Fejezet
Az előrejelzési egyenletek nagyságrendi analízise és egyszerűsítése 137
5.1. A nagyságrendi analízis módszere- 137
5.2. A termodinamikai állapothatározók mezőinek közelítő, reprezentációja 143
5.3. A teljes hidro-termodinamikai egyenletrendszer nagyságrendi analízise 147
5.3.1. A kontinuitási egyenlet nagyságrendi analízise 147
5.3.2. A horizontális mozgásegyenletek nagyságrendi analízise 148
5.3.3. A függőleges mozgásegyenlet nagyságrendi analízise 150
5.3.4. A termodinamikai egyenlet nagyságrendi analízise 152
5.3.5. A horizontális gyorsulás euleri felbontásának nagyságrendi analízise 153
5.3.6. A kontinuitási egyenlet nagyságrendi analízisének finomítása 154
5.4. A teljes hidro-termodinamikai egyenletrendszer legfontosabb egyszerűsítései 155
5. 5. A nyomási koordináta-rendszerben felírt kvázisztatikus légköri egyenletrendszer nagyságrendi analízise 160
5.5.1. A nyomási koordináta-rendszerben felírt primitív egyenletrendszer nagyságrendi analízise 161
5.5.2. A divergens szél a kontinuitási egyenletben 165
5.5.3. Az örvényesség! egyenlet nagyságrendi analízise. 166
5.5.4.. A divergencia-egyenlet nagyságrendi analízise 169
5.5.5. A termodinamikai egyenlet nagyságrendi analízise 172
5.5.6. Az egyenlet nagyságrendi analízise 173
5.6. Az izobárikus primitív egyenletrendszer egyszerűsített változatai és energiakonzisztenciájuk 176
5.7. Az izobárikus szűrt egyenletrendszer energiakonzisztens közelítés-sorozata 188
5.8. Lorenz módszere az izobárikus szűrt egyenletrendszer energiakonzisztens közelítéseinek előállítására 201
6. Fejezet
A légköri egyenletrendszer hullám-megoldásainak analízise 206
6.1. A légköri hullámmozgások vizsgálata és a számszerű előrejelzés 206
6.2. A hidro-termodinamikai egyenletrendszer linearizációja a kis perturbációk módszerével 209
6.3. A légköri hanghullámok 214
6.4. A belső gravitációs hullámok 219
6.5. A külső, vagy felilleti gravitációs hullámok 223
6.6. Inerciális oszcillációk a légkörben. A Rossby-hullámok 232
6.7. A kevert hullámzások legfontosabb esetei a légkörben 236
6.8. A nagytérségű légköri folyamatokra alkalmazott közelítések szűrőhatása 242
6.9. A közelítések szűrőhatásának felhasználása a számszerű előrejelzési modellek konstrukciójában.. 248
7. Fejezet
Paraméterezési eljárások a számszerű előrejelzési modellekben 258
7.1. A paraméterezés fogalma, és szerepe a numerikus előrejelzésben 258
7.2. A rövidhullámú sugárzás légköri elnyelődésének, valamint a légköri
hosszúhullámú sugárzáselnyelési és kibocsátási folyamatoknak a paraméterezése 261
7.3. A vízgőz fázis-átalakulásaival kapcsolatos mikrofizikai folyamatok paraméterezése a számszerű előrejelzési modellekben 276
7.4. A planetáris határrétegben lezajló turbulens kicserélődési folyamatok paraméterezése 283
7.4.1. Általános kérdések 283
7.4.2. A planetáris határréteg vertikális szerkezete és paraméterezése 290
7.4.3. A planetáris határréteg paraméterezése a számszerű előrejelzési modellekben 302
7.5. A konvektív folyamatok összhatásának parametrizációja 308
Irodalomjegyzék 323

Témakörök