本书系统介绍了作者近年来在全球数值天气预报谱模式YHGSM上的最新研究成果，主要内容包括：基于气压混合垂直坐标的全球大气模式控制方程组，及其在采用静力与非静力平衡、干空气与全空气质量守恒、浅薄与深厚大气等情形下的表现形式；全球谱模式时空离散计算，与针对非静力谱模式的垂直方向高精度混合离散；尺度敏感的积云对流参数化、土壤水分平衡过程参数化与海表动力学粗糙度参数化；球谐函数变换高效数值算法及其稳定型变种；全球谱模式并行计算框架、三维数组重分布与半拉格朗日方案并行算法优化、水平导数从谱空间到格点空间的迁移；基于机器学习的数值预报产品偏差订正与台风强度智能预报等。 本书可供数值天气预报、地球系统模式等领域科研人员进行数值模拟技术、高效数值计算技术研究时进行参考，也可以作为高校教师、研究生与高年级大学生进行数值天气预报知识学习时的参考书。