Сетки Аракавы

Метод представления ортогональных величин

Система сеток Аракавы отображает различные способы представления и вычисления ортогональных физических величин (особенно величин, связанных со скоростью и массой ) на прямоугольных сетках, используемых для моделей системы Земли для метеорологии и океанографии . Например, модель исследования и прогнозирования погоды использует шахматную сетку Аракавы C-Grid в своих атмосферных расчетах при использовании ядра ARW. Пять сеток Аракавы (A–E) были впервые представлены в работе Аракавы и Лэмба 1977 года. ^[1]

Изображение пяти сеток см. на следующем рисунке или на рис. 1 в работе Персера и Лесли 1988 г. ^[2]

Аракава А-сетка

«Неразмещенная» сетка Аракавы A оценивает все величины в одной и той же точке каждой ячейки сетки, например, в центре сетки или в углах сетки. Сетка Аракавы A — единственный тип сетки без размещения.

Аракава B-сетка

«Смещенная» B-сетка Аракавы разделяет оценку двух наборов величин. Например, можно оценить скорости в центре сетки, а массы — в углах сетки.

Сетка Аракавы C

«Смещенная» сетка Аракавы C дополнительно разделяет оценку векторных величин по сравнению с сеткой Аракавы B. Например, вместо оценки компонентов скорости восток-запад (u) и север-юг (v) в центре сетки, можно оценить компоненты u в центрах левой и правой граней сетки, а компоненты v — в центрах верхней и нижней граней сетки.

Аракава D-сетка

Сетка Аракавы D представляет собой поворот сетки Аракавы C на 90°. Например, вместо оценки компонентов скорости v в центрах верхней/нижней граней сетки и компонентов скорости u в центрах правой/левой граней сетки, можно было бы оценить компоненты скорости v в центрах правой/левой граней сетки и компоненты скорости u в центрах верхней/нижней граней сетки.

Аракава E-grid

Сетка Аракавы E-grid "размещена в шахматном порядке", но также повернута на 45° относительно других ориентаций сетки. Это позволяет определять все переменные вдоль одной грани прямоугольной области.

Ссылки

^ Аракава, А.; Лэмб, В. Р. (1977). «Вычислительное проектирование основных динамических процессов модели общей циркуляции Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе». Методы вычислительной физики: достижения в исследованиях и приложениях . 17 : 173– 265. doi :10.1016/B978-0-12-460817-7.50009-4. ISBN 9780124608177.
^ Purser, RJ; Leslie, LM (октябрь 1988 г.). "Полу-неявная, полу-лагранжева схема конечных разностей с использованием пространственного дифференцирования порядка Хайла на неразнесенной сетке". Monthly Weather Review . 116 (10): 2069– 2080. doi : 10.1175/1520-0493(1988)116<2069:ASISLF>2.0.CO;2 . ISSN 0027-0644.

Дальнейшее чтение

Haltiner, GJ, и RT Williams, 1980. Численное прогнозирование и динамическая метеорология. John Wiley and Sons, Нью-Йорк.

[1] Аракава, А.; Лэмб, В. Р. (1977). «Вычислительное проектирование основных динамических процессов модели общей циркуляции Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе». Методы вычислительной физики: достижения в исследованиях и приложениях . 17 : 173– 265. doi :10.1016/B978-0-12-460817-7.50009-4. ISBN 9780124608177.

[2] Purser, RJ; Leslie, LM (октябрь 1988 г.). "Полу-неявная, полу-лагранжева схема конечных разностей с использованием пространственного дифференцирования порядка Хайла на неразнесенной сетке". Monthly Weather Review . 116 (10): 2069– 2080. doi : 10.1175/1520-0493(1988)116<2069:ASISLF>2.0.CO;2 . ISSN 0027-0644.