数值天气预报考试题详解及Fortran编程实例

本资源是一份数值天气预报考试题答案教程文件，涵盖了大气科学/应用气象专业的数值天气预报课程内容。这份试卷主要包括两个部分的问题： 第一部分是关于线性平流方程的差分格式分析。题目要求考生对Crank-Nicolson格式进行详细的解释，包括其在时间上的稳定性条件和截断误差的计算。通过将方程离散化并应用冯-纽曼方法，考生需确定该格式的增幅因子表达式，分析其稳定性，并通过泰勒展开法求出时间截断误差。这一部分考察了考生对偏微分方程数值解法的理解以及误差分析的能力。 第二部分是实际编程问题，涉及到线性平流方程的具体差分实现。考生被要求写出线性平流方程在时间和空间上的中央差分格式，并用Fortran语言编写一个计算程序。程序需要考虑时间前差格式的起始步长、周期边界条件（东西向）和固定边界条件（南北向），并且必须包含清晰的变量说明和符合Fortran语言标准的代码结构。 解答这类问题不仅需要扎实的数学功底，包括偏微分方程理论和数值方法，还需要良好的编程技能，能够将理论知识转化为实际可运行的代码。这对于理解天气模型的运作原理和数值模拟技术具有重要意义，是大气科学专业学生必备的实践能力之一。这份考试题目的解答有助于加深学生对数值天气预报核心概念和技术的理解和掌握。