Implementierung des neuartigen Duo‐Grid im dynamischen Kern FV3 des GFDL

Zusammenfassung Das gnomonische Würfel-Sphärengitter hat eine ausgezeichnete Genauigkeit und Uniformität, aber der "Knick" in den Koordinaten an den Würfelkanten in der Halo-Region kann einen Abdruck des Würfels in der Lösung hinterlassen und erfordert spezielle Kantenbehandlung. Um die Gitterabdrücke zu reduzieren, implementieren wir das neuartige "Duo‐Grid" innerhalb des Finite-Volume-Würfel-Sphären-Dynamik-Kerns (FV3) des Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL). Das Duo‐Grid überträgt die Daten einer Würfelfläche von der benachbarten Fläche von geknickten zu natürlichen Positionen entlang von Großkreislinien unter Verwendung einer 1D stückweisen linearen Interpolation. Ein 2D-Interpolationsalgorithmus wird verwendet, um die korrekten Daten an den acht Ecken der Würfel-Sphäre zu füllen, die für das 2D-Advektionsschema von FV3 benötigt werden. Das Duo‐Grid wurde in idealisierten Tests mit dem 2D-flachen Wassersolver und den 3D-hydrostatistischen und nicht-hydrostatistischen Solver getestet. Wir fanden heraus, dass die Fehlernormen erheblich reduziert und Gitterabdrücke praktisch eliminiert werden, wenn das Duo‐Grid eingesetzt wird. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Genauigkeit und Robustheit von FV3 verbessert wurde.