邹晓蕾

（南京信息工程大学 资料同化和应用联合中心，南京 210044）

0 引言

跨尺度大气预报模式（MPAS-A）具有最先进的新动力框架，适用于天气和气候研究。它在非结构球面细分质心Voronoi（SCVT）网格上求解一组完全可压缩的非静水压大气控制方程，在所有模式垂直面上都采用了C网格交错离散方法。MPAS-A SCVT网格主要由不规则六边形组成，对地球球体进行准均匀细分，并在需要时对目标区域进行局部细化。在后一种情况下，网格大小从高分辨率目标区域逐步变化到远离目标区域逐步的粗分辨率区域。这是一种比传统的用于区域模式的单向和双向网格嵌套（譬如天气研究和预报（WRF）模型）更有效的网格细化策略。MPAS-A由若干选定的物理套件组成，这些物理套件中的参数化方案与WRF模式中的相似但不完全相同。

MPAS-A是一个独立的模式，带有前、后处理器。它于2018年5月11日对外公布。由于MPAS-A独特的SCVT变网格，开放性、规范性、科学性、先进性和兼容的WRF物理过程参数 ，选择其发展一个未来先进的全球跨尺度四维变分（4D-Var）资料同化系统。第一步是建立MPAS-A绝热部分的切线线性模式和伴随模式。MPAS-A切线线性模式和伴随模式允许在当前计算机上有效地计算任何4D-Var代价函数相对于极大维数模式初始条件向量的梯度。对于模式预测的敏感性研究，奇异向量集合预测以及涉及正规模态和伴随模态的动力不稳定性和可预测性研究，伴随模式亦是一个有用的工具。

1 MPAS-A 控制方程

MPAS-A动力框架由一组定义在地形追随垂直高度坐标下的完全可压缩的非静力大气模式方程组成。……