مدل چهار لایه ای جو با معادلات مقدم و مقایسه با مدلهای دیگر موجود در ایران

پیش بینی اساسا یک مسئله مقدار اولیه ریاضی-فیزیکی است و برای انجام آن اطلاعات زیر لازم است. الف) یک مجموعه معادلات بسته، ب) شرایط اولیه مناسب، ج) مدلی برای شبیه سازی جو و تبدیل معادلات دیفرانسیلی به معادلات تفاضلی. در مدل ارائه شده، از معادلات مقدم در دستگاه دکارتی با آرایه قائم ‏‎a=p-pt/ps-pt‎‏ بنا شده بر نقشه برجسته نگاشت قطبی، ضمن اعمال ضریب نقشه و پارامتر کوریولی متغیراستفاده شده است. در راستای قائم جو را به 4 لایه تقسیم نموده که قله آن تراز ‏‎pt=p=200‎‏ هکتوپاسکال می باشد. کمیتهای وابسته دما و معرف سرعت قائم در ترازهای اصلی و کمیتهای باد و ارتفاع در ترازهای میانی هر لایه تعریف شده است. شبکه افقی یک شبکه 18*24 نقطه ای با فاصله مساوی 217 کیلومتر در نظر گرفته شده است. ساختار افقی شبکه نیز مانند ساختار قائم زیگزاگ می باشد. جو را خشک، بی در رو و بدون اصطحکاک فرض می کنیم. طرح واره های استفاده برای گسسته سازی معادلات طرح واره های تفاضل متناهی معرفی شده توسط اوکامورا می باشد که اساسا از نوع مرکزی همراه با متوسط گیری است و مشابه طرح واره آراکاو است. داده های اولیه مدل برای سطوح سیگما ثابت، از میدانهای ارتفاع ژئوپتانسیل سطوح فشاری 850، 700، 500، 300 و 200 هکتوپاسکال و فشار سطح دریا تعیین می شوند. بدین طریق که ابتدا ارتفاع سطوح سیگما با توجه به ارتفاع سطوح فشار ثابت با رابطه درجه دوم از ‏‎ln(p)‎‏ درونیابی می شوند و با بکارگیری این ارتفاع بدست آمده برای سطح سیگما و معادله ضخامت دمای ترازهائی که دما بر روی آنها تعریف شده اند محاسبه می شود. سپس با استفاده از تقریب آب ایستائی ارتفاع ترازهای میانی محاسبه مجدد می شوند. معرف سرعت قائم برای حالت اولیه صفر فرض شده است و همچنین فرض می کنیم در زمان اولیه جو در حالت تعادل زمین گرد باشد و بنابراین باد زمین گرد بر سطوح سیگما بعنوان میدان باد اولیه محاسبه می شود. برای از بین بردن حرکاتهای با بسامد بالا که از ضعف تعادل اولیه ایجاد می شوند روش پسرو اویلر برای انتگرال گیری زمانی در 24 ساعت اول و سپس روش لیپ فراگ استفاده می شود. دو برنامه رایانه ای اصلی با بیش از 50 برنامه فرعی که مجموعا بالغ بر 7 هزار سطر هستند، برای تعیین شرایط اولیه و پیش بینی کمیتهای ‏‎ps, ,v,u‎‏ و ‏‎w‎‏ فراهم شده است. میدانهای باد، ارتفاع ژئوپتانسیل، فشار سطح زمین و سرعت قائم اولیه ‏‎‎‏(روز 28ام ژانویه سال 2000) و پیش بینی شده تا 96 ساعت در فایلها ذخیره و به کمک نرم افزار سرفر به صورت نقشه ارائه شده اند. در پایان ضمن تحلیل نقشه های اولیه و پیش بینی مقایسه ای بین نقشه های واقعی مربوط به 24 ساعت بعد از زمان اولیه و نقشه های پیش بینی 24 ساعته صورت گرفت.