Система SIGMA координат является общей системой координат используются в вычислительных моделях для океанографии , метеорологии и других областей , где динамика жидкости имеет отношение. [1] Эта система координат получила свое название от независимой переменной, используемой для представления масштабированного уровня давления .
Модели, использующие сигма-систему координат, включают Принстонскую модель океана (POM) [2], дополненную гидродинамическую экологическую модель морей РЕГИОНАЛЬНОГО шельфа (COHERENS) [1] , интегрированную систему прогнозов ECMWF и различные другие модели численного прогнозирования погоды .
Описание [ править ]
Давление на высоте может масштабироваться с давлением на поверхность или, реже, с давлением наверху определенной области . [3] Значение сигмы при обращении шкалы по определению 1: то есть, если поверхность масштабируется, .
В системе координат сигма, если шкала сигма делится поровну, то в каждой точке на поверхности каждый горизонтальный слой выше этой точки имеет одинаковую толщину с точки зрения сигмы, хотя с точки зрения метров каждый следующий более высокий слой с одинаковой толщиной сигма толще предыдущего. Сигма-толщина каждого слоя уменьшается с высотой поверхности, сигма-уровни сжимаются вместе (в метрах) по мере уменьшения общего вертикального диапазона.
Система координат сигма позволяет сигма-поверхностям следовать модели местности; там, где рельеф имеет крутой уклон, и сигма-поверхности тоже. Это позволяет отображать непрерывные поля, такие как температура, особенно гладко в самых нижних слоях модели. Кроме того, с экспоненциальным спадом плотности в атмосфере, сигма-координаты обеспечивают более высокое вертикальное разрешение (в метрах) вблизи поверхности. Наклонный характер координатных поверхностей требует дополнительной интерполяции силы градиента давления, а сглаживание ландшафта часто может привести к тому, что она выходит за истинные границы суши.
Сигма-координатные гибриды [ править ]
Гибридное сигма-давление [ править ]
В некоторых атмосферных моделях используется гибридная схема координат сигма-давление, объединяющая сигма-обозначенные слои внизу (по рельефу) с изобарическими (обозначенными давлением) слоями наверху. Изобарические верхние слои, как правило, более поддаются числовой обработке (поскольку они более плоские) и, в частности, более удобны для расчетов переноса излучения (что важно для усвоения наблюдений спутниковой яркости ). Некоторые модели (например, 2009 NAM) имеют чистую сигма-область внизу и фиксированный уровень перехода, выше которого все слои являются точно изобарическими. Другие модели (например, GFS) постепенно переходят от сигма к изобарической.
Гибридная сигма-плотность [ править ]
В некоторых океанографических моделях используются координаты, которые аналогичным образом переходят от плотностных ( изопикнических ) к сигма-координатам в мелководных прибрежных районах шельфа . [4]
Ссылки [ править ]
- ^ Янич, Зависа; Галл, Роберт; Пайл, Мэтью Э. (февраль 2010 г.). «Научная документация для решателя NMM» (PDF) . Национальный центр атмосферных исследований . С. 12–13. Архивировано из оригинального (PDF) 23 августа 2011 года . Проверено 3 января 2011 . CS1 maint: discouraged parameter (link)
- ^ Принстонская модель океана , Программа по атмосферным и океаническим наукам (AOS), Принстонский университет, заархивировано из оригинала 02.07.2010 , извлечено 13.11.2010. CS1 maint: discouraged parameter (link)
- ^ Пилка, Roger A. (2002). Мезомасштабное метеорологическое моделирование . Академическая пресса . стр. 131 -132. ISBN 0-12-554766-8.
- ^ «HYCOM» . hycom.org . Проверено 17 октября 2018 .
