2021年碩士研究生入學考試自命題科目

考試大綱

考試階段：復試 科目滿分值：100

考試科目：數值天氣預報 科目代碼：

考試方式：閉卷筆試 考試時長：150分鐘

一、科目的總體要求

《數值天氣預報》是大氣科學專業的重要專業核心課程之一。數值天氣預報是利用大氣動力學、大氣熱力學、流體力學、天氣學等的基本原理，采用數值計算的方法，通過計算機做出天氣預報地一門科學。數值天氣預報不僅能作天氣形勢預報，也能作具體天氣和氣象要素的預報；不僅能作一個地區、一個國家的預報，也能作半球和全球預報；不僅能作短臨預報和中期預報，也能進行長期的氣候預測。目前數值天氣預報已經是業務天氣預報和氣候預測不可或缺的重要手段和工具，數值天氣預報的相關內容幾乎涉及大氣科學學專業所學的大多數課程，并且與計算機技術、信息技術密切相聯系，是使學生把所學的基礎知識、專業知識與計算機技能和方法結合起來綜合應用的一門課程，所以數值天氣預報是一門非常重要課程。

科目的總體要求包括兩個方面：第一，掌握數值天氣預報的基本原理和方法，理解一些不同的數值預報模式的基本原理，了解數值預報模式的設計原理和大氣中物理過程處理的基本方法。第二，通過一個簡單數值天氣預報模式的設計實踐，加深數值天氣預報的基本原理和方法理解，同時也學會能運用所學知識進行數值計算。

二、考核內容與考核要求

1 大氣運動的基本方程組

1.1 大氣運動遵守的基本定律和大氣運動的基本方程（掌握）

1.2 不同垂直坐標系的特點及其大氣運動的基本方程組（了解）

1.3 大氣運動基本方程的簡化（理解）

1.4 數值天氣預報模式及其分類（掌握）

1.5 數值預報、數值模擬和數值試驗的聯系和區別（了解）

2 地圖投影坐標系中的大氣運動基本方程組 

2.1 地圖投影的概念（理解）

2.2 正形(等角)投影的概念及其性質（掌握）

2.3 地圖放大系數(因子)的概念和計算（掌握）

2.4 三種常用的地圖投影及其適用地區（理解）

2.5 地圖投影坐標系的概念及其大氣運動基本方程組（了解）

3 數值計算方案 

3.1 最簡單的有限差分方法和差分方程的構造方法（掌握）

3.2 差分格式相容性、收斂性和穩定性的概念及其關系，差分格式穩定性的證明（掌握）

3.3 幾種基本的時間積分格式的性質（掌握）

    歐拉格式、后差格式、歐拉-后差格式、中央差分格式

3.4 非線性計算不穩定的概念（理解）

3.5 克服非線性計算不穩定的方法（了解）

3.6 平滑的概念和方法（掌握）

4 正壓原始方程模式

4.1 正壓原始方程模式(正壓大氣的基本特征)（掌握）

4.2 正壓原始方程組的積分性質（掌握）

4.3 一維的線性形式的正壓原始方程模式計算穩定性判據（了解）

4.4 守恒的空間差分格式的概念，平流方程和通量方程的一次、二次守恒差分格式（掌握）

4.5 正壓原始方程模式的守恒空間差分格式（掌握）

4.6 空間差分格式與地轉適應（掌握）

4.7 簡單的時間積分方案及其特點（掌握）

“三步法”積分方案、“歐拉-后差”積分方案

5 斜壓原始方程模式

5.1 正壓模式的問題(局限性)及實際大氣的特點（掌握）

5.2 斜壓原始方程組及其積分性質（理解）

5.3 垂直差分格式（了解）

6 初始條件和邊界條件

6.1 初值處理的概念（掌握）

6.2 初值處理方法的類型和原理（理解）

6.3 四維同化的概念和四維同化的目的（理解）

6.4 幾種常用的(水平側)邊界條件及其特點（了解）

7 譜模式

7.1 譜模式簡介（了解）

7.2 正壓渦度方程全球譜模式（了解）

8 模式中物理過程的處理方法簡介

8.1 大氣中物理過程概述（了解）

8.2 次網格物理過程的概念（理解）

8.3 大尺度凝結降水的計算方法（理解）

8.4 積云對流參數化（理解）

三、題型結構

考試題型包括：填空題、選擇題、判斷題、簡答題、證明題等。

四、其它要求

具體考試時間以《準考證》為準。

 

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