大洋環(huán)流和海氣相互作用數(shù)值模擬ppt課件

1、LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬全球海氣耦合方式課題組LASG/IAP LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬大洋的劃分 (Levitus, 1982)Tropical PacificTropical PacificLASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬Observation and Prediction of 2019/98 ENSOObservation May 97Prediction May 97Initialization in December 2019Prediction for May

2、2019: Pacific SSTA(ECMWF, Stockdale et al., 2019)LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬13579111315171915793.008916123.074074.188615.336077.500000.663923.815.925926.991084 500 680 900 25 7512518025536011601455177521152475285032353625401544054800Sea IceSunLASG全球海洋全球海洋-大氣大氣-陸面陸面GOALS耦合方式耦合方式熱量水分動量LASG/IAP/CAS大洋環(huán)

3、流和海氣相互作用的數(shù)值模擬El Nio 和 ENSO 是大洋環(huán)流和海氣相互作用的一個典型問題。全球變暖是海氣相互作用的另一個典型問題，和大洋環(huán)流的變化親密有關。LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬LASG :Laboratory of Numerical Modelling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid DynamicsLASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬 LICOM：LASG/IAP Climate system Ocean Modelweb.lasg.ac/FGCM/index.htmL

4、ASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬OGCM4 層模式 (張學洪等, 1989)20層模式 (陳克明, 1994)L30T63 (金向澤等, 2019)LICOM (劉海龍等, 2019)LASG 全球海洋方式和耦合方式分辨率45451.91.90.50.5CGCM“2+4”(張學洪等, 1992)GOALS(吳國雄等, 2019)FGCM-0(俞永強等, 2019)FGCM-1(俞永強等, 2019)LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬 解釋大洋環(huán)流和海氣相互作用的根本概念和實際. 引見方式設計的初步知識. 分析氣候模擬的典型問題. 課程設計思緒LASG

5、/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬 觀測觀測, , 方式方式, , 實際的關系實際的關系 (From Stewart, 2019)LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬 1. 熱帶太平洋SST, 赤道流系, 溫躍層和海表高度 張學洪 2. 風生環(huán)流的Sverdrup實際 張學洪 3. 風應力, 熱通量, 淡水通量 張學洪 4. 大洋環(huán)流方式設計初步 張學洪 5. 海洋方式中的參數(shù)化過程 劉海龍 6. 云對海氣相互作用的影響 周天軍本課程分為 12 講：LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬 7. ENSO的數(shù)值模擬 俞永強 8. 印度尼西亞貫穿

6、流的模擬 李 薇 9. 中高緯度海氣相互作用 周天軍10. 大洋熱鹽環(huán)流 周天軍11. 海冰的數(shù)值模擬 劉喜迎12. 全球變暖的模擬 俞永強LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬本課程要求的根底知識：動力氣候或物理海洋偏微分方程數(shù)值解 LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬第一講熱帶太平洋 SST赤道流系溫躍層和海表高度張學洪 (zxhlasg.iap.ac)LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬熱帶太平洋 SSTLASG/IAP

7、/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬 28C 24CLASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬EWPECTLASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬zTzzTwyTvxTutT SST的控制方程和邊境條件zcQzTpzz00LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬海表熱平衡方程zTzzTwTvczQpo海表熱通量加熱 海洋內部動力冷卻LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬Annual mean SST, Q (Wm-2) and DTC (m)averaged over 110-150W, 2S-2N (ECT) and 160

8、-180E, 2S-2N (EWP)SSTQ DTCECT25.88594EWP28.836163DTC: Depth of ThermoCline, estimated based on 20C isothermLASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬小 結 SST 平均態(tài)是海表熱通量的加熱作用和海洋動力過程的冷卻作用相互平衡的結果. 在冷舌區(qū)，海洋環(huán)流所產生的冷卻作用途于支配位置. 問題：為什么暖池區(qū)海溫很高而凈的海表熱通量很??？LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬Profiles of in situ and potential temperature

9、 and density in the Mindanao Trench. (From Stewart, 2019).現(xiàn)場溫度和位溫LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬海洋的平均經圈環(huán)流LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬0zwyvxu0zwyvywzv0 緯圈積分的經圈翻轉流函數(shù)LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬海洋方式模擬的經圈流函數(shù)NADWAABWLASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬太平洋赤道流系Equatorial current system in

10、the Pacific OceanLASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬SECNECNECCLASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬SEC: South Equatorial CurrentNEC: North Equatorial CurrentNECC: North Equatorial Counter CurrentEUC: Equatorial UnderCurrentEquarorial Current SystemLASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬NCEP ODAS 給出的熱帶太平洋年平均表層流U p w e l l i n

11、gSECNECNECCLASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬NCEP ODAS (Ocean Data Assimilation System)Ji et al. (2019)Behringer et al. (2019)LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬SECNECNECCEUCLASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬 500103m 200m 0.5ms-1 = 50 106 m3s-1 =50 Sv (Sverdrup)東太平洋 EUC 保送量的估計Obs: 30-40 Sv (T&G, 2019)LASG/IAP/CAS大

12、洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬小 結 太平洋赤道流系包括: SEC, NEC, NECC, EUC, SECC 等. 赤道“upwelling是和SEC有關的. LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬熱帶溫躍層Tropical ThermoclineLASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬熱帶溫躍層的例子 (5S)LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬 In the tropics, winter cooling is not st

13、rong enough to destroy the seasonal thermocline, and a shallow feature sometimes called the tropical thermocline is maintained throughout the year (T&G, 2019). Tropical thermoclineLASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬熱帶太平洋溫躍層和赤道流系LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬20CLASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流

14、和海氣相互作用的數(shù)值模擬沿赤道斷面的溫度和洋流LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬小 結 Permanent, Seasonal, and Tropical thermocline ; 問題: 溫躍層, 海表高度和海流的關系？LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬溫躍層和海表高度的關系、地轉流LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬hHxLASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣

15、相互作用的數(shù)值模擬1.5-layer modelLASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬11/2 layer modelLASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬ABABHHgphhgp211AB0AB21HHhh0ppLASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬p,S,TST0S1,T100海水形狀方程，熱膨脹系數(shù)LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬=(t, p) (10-4K-1) (Gill, 1982) 1bar = 105 Nm-2 =105 PaLASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬=310-4K-1, T=10K003.00海表高度坡度僅為溫躍層坡度的千分之三左右。LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬熱帶海洋的溫躍層坡度是海表高度坡度的100300 倍, 兩者方向相反.在熱帶海洋, 海表高度可看作溫躍層的緊縮映像. 小結: 海表高度和溫躍層的關系LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬溫躍層坡度和海表高度坡度之間的這種關系，本質上就是地轉風關系和熱成風關系.LASG/IAP/CAS大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬11/2 layer model 中的地轉保送LAS