数值天气预报
数值天气预报
2万+ 人选课
更新日期:2025/05/11
开课时间2025/02/10 - 2025/06/20
课程周期19 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介

课程内容及面向对象

《数值天气预报》课程依托我校全国排名第一的大气科学学科,2006年被评为国家级精品课程2013年获国家精品资源共享课立项建设,2016年被认定为第一批“国家级精品资源共享课”2017年被确定为江苏省级在线开放课程;2018年被确定为国家级在线开放课程,2020年确定为国家级一流线上课程,2022年确定为江苏省级课程思政示范课。教学团队被评为江苏省级青蓝工程教学团队,全国气象教学团队。课程主要内容为:大气运动基本方程、地图投影坐标系中的方程组、数值计算方案、正压原始方程模式、斜压原始方程模式、初边界条件及物理过程参数化、中尺度数值模式及应用等。主要面向全国大气科学及相关专业的高校师生,及相关从业人员。

课程特色改革:

1、充实教学内容,构建与业务和科研紧密联系的知识体系

紧密联系气象业务实践,在注重理论教学的同时,充实大量紧贴科研业务的教学内容。具体地,除了基本的数值天气预报原理和方法,简单的数值天气预报模式外,还增加了大量反映本领域最新科技成果的内容,介绍了当前业务和科研中应用广泛的各类复杂数值模式,为学习者开展模式研究奠定了基础。

2、教学视频系统全面,充分利用多种辅助教学手段

视频教学内容、授课PPT内容与教学大纲完全一致,包含了课程所有知识点,并确保知识点之间衔接流畅,以便各类学习者均可流畅学习;设置了大量丰富的随堂测验和课后作业,帮助学习者加深对知识点的理解和掌握。

3、教学团队经验丰富,实施专题负责制

参与视频教学的教师是教学经验丰富的一线教学名师:陈海山教授和陈耀登教授。他们教学特色鲜明,通俗易懂,注重知识点的联系与拓展,易于学生理解掌握;为确保知识学习的连贯性,本课程在视频录制时每一章节确保一名教师讲解,取得良好效果。

4、强化学习研讨环节,构建活跃的线上和线下讨论区

进一步延伸学习过程,充分发挥课后讨论的作用,通过线上和线下讨论活动巩固知识学习。要求团队教师随时上网与学生展开讨论,答疑解惑。对于校内学习者,增加了课堂讨论部分,通过提问和分组讨论的方式加深对知识点的理解,显著提升了学生的学习效率和学习兴趣,同时也拓宽了学生的知识面。

5、打造适用于校外学习者的高水平自主学习平台

  我校的《数值天气预报》在线课程,能做到线上线下学习内容完全一致,校外学习者可以得到与在校生几乎相同的学习体验。

 

课程大纲
引言
1.1 数值天气预报引言
大气运动基本方程组及垂直坐标变换
2.1 旋转参考系中的大气运动方程组
2.2 球坐标、局地直角坐标和p坐标系的大气运动方程组
2.3 SIGMA坐标系的大气运动方程组
2.4 数值模式的分类
地图投影坐标系中的大气运动方程组
3.1 地图投影的基本知识
3.2 正交曲线坐标系的大气运动方程组
3.3 地图投影坐标系中的大气运动方程组
数值计算方案
4.1 差分方法和差分格式
4.2 差分格式的基本性质
4.3 时间积分方法和积分格式
4.4 有限差分格式的误差分析
4.5 非线性计算稳定性
正压原始方程模式
5.1 正压原始方程模式引言
5.2 正压原始方程组
5.3 正压原始方程组的积分性质
5.4 正压原始方程组的线性计算稳定性
5.5 正压原始方程组的空间差分格式
5.6 空间平滑和滤波
5.7 正压原始方程组的时间积分格式
5.8 正压原始方程模式的数值求解方法
斜压原始方程模式
6.1 斜压原始方程模式引言
6.2 斜压原始方程组及其积分性质
6.3 斜压原始方程模式的空间(垂直)差分格式
6.4 斜压原始方程模式的数值解法及模拟试验
初边界条件及模式的物理过程参数化
7.1 数值模式中的初始化
7.2 数值模式的水平侧边界条件
7.3 物理过程参数化
7.4 资料同化理论及应用
中小尺度数值模式
8.1 中小尺度数值模式简介
8.2 WRF中小尺度模式及其特点
8.3 WRF模式组成结构及其操作流程