Os recursos que você deseja variam de acordo com o nível de compreensão que você busca. Por exemplo, conhecer a matemática significa que você pode resolver equações ou transformá-las, mas não significa que você entende a física envolvida.

Alguns tópicos que você deseja compreender para entender o processo:

• Física

  No cerne de qualquer modelo meteorológico estão nossas equações primitivas. Navier-stokes, energia termodinâmica, a equação de estado e continuidade de massa.

• Equações diferenciais, álgebra linear

  A matemática para resolver as equações acima.

• Discretização, estabilidade numérica

  Como transformar as equações em algo que não sejam resolvidas numericamente em uma grade 3D de pontos discretos no espaço e no tempo. Isso também envolve escolhas em tipos de grade, resolução de grade, condições de limite e intervalos de tempo. Qualquer ruído numérico deve ser considerado e alguma difusão artificial às vezes é usada para fazer isso.

• Física da subescala da rede

  Uma consequência de uma grade significa que os processos menores do que cerca de 4x o espaçamento da grade e certamente aqueles totalmente contidos dentro de um volume da grade não resolvido pela física em suas equações. Essa física deve ser parametrizada. Esses processos podem incluir convecção, radiação, turbulência, umidade, processos de camada limite e muito mais.

Alguns livros que podem ajudá-lo incluem:

• Métodos Numéricos para Dinâmica de Fluidos (Durran, 2010) (métodos de diferenças finitas, esquemas de passo de tempo, métodos numéricos)
• Receitas Numéricas (implementações de numérico métodos)
• Esquemas de paramaterização (Stenstrud 2009) (como representar a física da subescala de grade em seu modelo)
• Explicação do Fortran moderno (Metcalf, Cohen e Reid, 2011) (no mundo dos modelos, você verá muito Fortran e FORTRAN).
• Um bom texto sobre MPI (não necessariamente necessário para entender o modelo, mas se você estiver interessado em como ele funciona entre nós, você vai querer entender MPI).

O próximo passo é cavar no código-fonte. A partir desta perspectiva, sugiro dar uma olhada em CM1, que pode ser mais fácil de seguir do que WRF de uma perspectiva de programação e fornecerá uma base de como a matemática é aplicada no código para resolver nossas equações e produzir a saída que você vê.