Evaluación de métodos espectrales frente a métodos de rejilla en la predicción numérica del tiempo hemisférico

Usando datos meteorológicos hemisféricos observados como condiciones iniciales, se integraron modelos típicos de predicción numérica del tiempo barotrópicos (de un nivel) con ecuaciones filtradas tanto mediante el método convencional de puntos de rejilla como mediante el método espectral propuesto por Silberman en 1954. Para integraciones que abarcan un hemisferio y para una truncación espacial comparable medida en términos de velocidades de fase, se encontró que el método espectral era aproximadamente el doble de eficiente en términos de tiempo de computación en el IBM 7094. También preserva los invariantes integrales cuadráticos de las ecuaciones diferenciales y elimina la cascada de energía hacia las escalas resolubles más pequeñas. Para proporcionar datos iniciales para estas integraciones comparativas, se desarrollaron programas en lenguaje máquina para IBM 7094 para interpolar análisis objetivos (preparados por el Centro Meteorológico Nacional en Suitland, Maryland) a una rejilla de latitud-longitud y para calcular coeficientes de expansión en armónicos esféricos de superficie a partir de los datos interpolados. Estos últimos se evaluaron mediante el método propuesto por Neumann en 1838, en el cual todos los coeficientes son mutuamente independientes. Usando una rejilla intermedia de latitud-longitud de 2592 puntos de datos que abarca el hemisferio norte, se evaluaron 333 coeficientes de expansión de paridad impar a partir de la rejilla de 1977 puntos del Centro Meteorológico Nacional en una computadora IBM 7094 en 10 segundos.