新模式的主要改进如下。

(1)在编程方面,为了适合在高性能计算机上高效运行,将模式进行了全面改写,对数组结构、数据流组织、程序子模块、各过程参量均进行了调整,建立了新一代REM(AREM)的结构框架。AREM 具有灵活的编程选择、功能参数选择和完全的模块化功能。

(2)在模式分辨率方面,过去因受计算机条件的制约,模式水平分辨率约为70km,垂直分层取8层。对于强暴雨预报,这样的分辨率还比较粗。AREM 将模式水平分辨率提高到约34km,垂直分层增加到20层,考虑到大气低层要素变化对暴雨预报的重要性,分层采用不等距,低层较密,高层较疏。模式分辨率的提高,不可避免地会带来动力框架的协调性问题,为解决这个问题,我们全面调整了模式积分计算方案,并开展了大量稳定性和敏感性试验,现已取得较好成效。

(3)在模式物理参数方面,模式分辨率提高后,各种物理过程描述也将发生变化。为此,对模式物理过程参数进行了逐项分析,并通过调整使之与动力框架相协调。

(4)根据并行程序设计思想,使程序结构通用化,并实现模式计算的并行化,满足并行可扩展的要求。(www.daowen.com)

(5)在模式初值化方面,模式虽然同时保留了位势高度、温度、风、湿度和地面气压等要素的初值意义,但如何使它们相互协调,是一个关键的技术难题,特别是对于η坐标模式,地形是一个不连续面,在地形附近的各要素初值的协调性更复杂。针对位势高度场和地面气压场的初值协调性进行了研究,建立了一套新的初值化方案。

(6)在模式初值方面,由于初值好坏对模式预报很重要,特别是模式分辨率提高后,初值的敏感性更大。为此,对与该模式相匹配的客观分析系统进行了改进,提高了分析方案的分辨率和灵活性,增加了观测资料的使用量,采取了更为有效的资料质量控制措施。

上述各项改进工作,是新一代η坐标暴雨数值预报模式(AREM)的主要创新点。