这是一本系统讲述数值天气预报原理及其应用的教材。

全书共分十二章，内包括：数值天气预报基础知识；数值天气预报模式的设计；初始条件、边界条件的类型和给定方法；大气边界层物理过程和湿热力过程的参数化；中小尺度天气系统的数值模拟基础；中小尺度的MM4及MM5模式；中国新一代数值预报模式。本书可作为大专院校大气科学系本科生和研究生教材；也可供广大气象台站和研究机构的科技工作者参阅。

本书是一本系统讲述数值天气预报原理及其应用的教材。经中国气象局高等学校气象类教材编审领导小组审查，确认本为大学本科通用教材。修订后，其后面的章节也适合研究生作为教材。

本书的内容主要有：数值天气预报基础知识；数值天气预报模式的设计；初始条件、边界条件的类型和给定方法；大气边界层物理过程和湿热力过程的参数化；中小尺度天气系统的数值模拟基础；中小尺度的MM4及MM5模式；中国新一代数值预报模式。

本书可作为大专院校大气科学系本科生和研究生教材；也可供广大气象台站和研究机构的科技工作者参阅。

第一章 大气运动基本方程组

 1 旋转坐标系中的基本方程组

 2 球坐标系中的基本方程组

 3 局地直角坐标系中的基本方程组

 4 P坐标系中的基本方程组

 5 *坐标系中的基本方程组

 6 大气运动基本方程组的简化

 7 涡度方程和散度方程及其简化

 习题

第二章 地图投影坐标系中的大气运动基本方程组

 1 地图投影

 2 普遍的正交曲线坐标系中的基本方程组

 3 普遍的地图投影坐标系中的基本方程组

  习题

第三章 数值计算方案

 1 差分方法概论

 2 时间积分方法

 3 时间积分格式

 4 平流方程的空间差分格式及其误差分析

 5 非线性方程的计算稳定性

 习题

第四章 正压原始方式模式

 1 正压原始方程组及其积分性质

 2 正压原始方程组的线性计算稳定性

 3 正压原始方程模式的空间差分格式

 4 空间差分格式与地转适应

 5 正压原始方程模式的时间积分格式

 6 空间平滑滤波

 7 正压原始方程模式的数值解法

 习题

第五章 斜压原始方程模式

 1 垂直坐标的选取

 2 斜压原始方程组的积分性质

 3 斜压原始方程模式的空间差分格式和时间积分方案

 4 斜压五层原始方程模式的数值解法

 5 斜压原始方程模式的模拟试验

 习题

第六章 初始条件与边界条件

 1 数值天气预报中初值处理的类型

 2 四维同化问题

 3 边界条件的类型与给字方法

 4 嵌套网格的边界处理方案

 习题

第七章 正压涡度方程谱模式

 1 球面谱模式的展开函数和因变量的选择

 2 球谐函数及其性质

 3 波数截断问题

 4 离散傅里叶变换DFT

 5 勒让德变换

 6 正压涡度方程全球谱模式

 习题

第八章 大气边界层的参数化

 1 平均运动方程及平均次网格尺度项

 2 单层参数化处理方法

 3 多层参数化处理方法

 4 边界层高度的预报

 5 边界层模式

 习题

第九章 湿热力过程的参数化

 1 湿热力过程和积云对流的基本理论

 2 大尺度凝结过程

 3 四种对流参数化方案

 4 四种对流参数化方案的比较

 习题

第十章 中小尺度天气系统的数值模拟基础

 1 描述中小尺度天气系统的基本方程组

 2 描述中小尺度天气系统的线性方程组的动力学特性

 3 模拟中小尺度天气系统应考虑的物理因子

 4 中尺度天气系统数值模拟实例

 习题

第十一章 中小尺度的MM4和MM5模式

 1 中尺度MM4模式

 2 中小尺度MM5模式

 3 MM5模式程序的结构

 4 MM5模式数值模拟的设计及试验结果

 习题

第十二章 中国气象局新一代数值预报模式(绝热动力框架部分)

 1 基本方程组

 2 模式方程的处理

 3 时间离散方案

 4 空间离散方案

 5 模式变量的预报方程组

 6 边界条件的设置

 7 新一代绝热动力模式的初步模拟试验

 8 附件

 习题

附录

 I 正交曲线坐标系中矢量的运算

 Ⅱ 正压原始方程模式预报实习

 Ⅲ 斜压原始方程模式预报实习

 Ⅳ 用MM4模式及实际资料进行数值模拟的实习

 V 运行一版MM5模式有关说明

参考文献

大气运动遵循牛顿第二定律、质量守恒定律、势力学能量守恒定律、气体实验定律和水汽守恒定律等物理定律。这些物理定律的数学表达式分别为运动方程、连续方程、热力学方程、状态方程和水汽方程等基本方程。它们构成支配大气运动的大气运动基本方程组。P1