大洋環(huán)流和海氣相互作用數(shù)值模擬-ppt課件

1、大洋環(huán)流和海氣相互作用數(shù)值模擬中國科學院大氣物理研討所LASG要點復習要點復習 周天軍周天軍: zhoutjlasg.iap.acweb.lasg.ac/staff/ztj/index_c.htm大洋環(huán)流和海氣相互作用數(shù)值模擬第六講第六講 云對海氣相互作用的影響云對海氣相互作用的影響 光學厚度光學厚度3.62323云頂氣壓云頂氣壓440hPa680hPa680hPa積云積云層積云層積云層云層云根據(jù)云的輻射特性分類根據(jù)云的輻射特性分類u西太平洋暖池區(qū)的對流云和高云西太平洋暖池區(qū)的對流云和高云u5 5個冷洋面上的低層云：個冷洋面上的低層云： u美國西海岸美國西海岸, , 南美西海岸南美西海岸, ,

2、南非西海南非西海岸岸, ,北非和歐洲西海岸北非和歐洲西海岸, ,澳大利亞西海岸澳大利亞西海岸u長江流域的中層云長江流域的中層云u層云構成于穩(wěn)定層結的空氣中層云構成于穩(wěn)定層結的空氣中 典型云區(qū)l 地球的溫度很大程度上取決于入射的太陽輻射地球的溫度很大程度上取決于入射的太陽輻射和地球大氣射出的長波輻射的平衡。和地球大氣射出的長波輻射的平衡。l 晴天平均向外射出輻射與實踐情況平均向外射晴天平均向外射出輻射與實踐情況平均向外射出輻射之差，即為輻射強迫，它表示的是該區(qū)出輻射之差，即為輻射強迫，它表示的是該區(qū)域云的存在對輻射的影響。域云的存在對輻射的影響。l 反射太陽輻射，冷卻地球；反射太陽輻射，冷卻地球

3、；l 吸收地球外表的長波輻射通量，并向地面發(fā)射吸收地球外表的長波輻射通量，并向地面發(fā)射長波輻射，加熱地球被子效應長波輻射，加熱地球被子效應l 云參與地球氣候復雜的反響過程云參與地球氣候復雜的反響過程云輻射強迫云輻射強迫云輻射強迫云輻射強迫LWCRF = Fclr - FSWCRF = S(clr - )Net CRF = LWCRF + SWCRF u 不同種類云的輻射特性不同，凈云輻射強迫不同。不同種類云的輻射特性不同，凈云輻射強迫不同。u 西太平洋暖池區(qū)的對流云和高云，其深沉的云體對短波的反照率大，呵斥短西太平洋暖池區(qū)的對流云和高云，其深沉的云體對短波的反照率大，呵斥短波損失大，但由于其云

4、頂高而云頂溫度低，起截留地球外表長波輻射通量的波損失大，但由于其云頂高而云頂溫度低，起截留地球外表長波輻射通量的作用維護長波，使得大氣保管的長波輻射也大。在西太平洋暖池區(qū)，長短波作用維護長波，使得大氣保管的長波輻射也大。在西太平洋暖池區(qū)，長短波云輻射強迫都很強但大小相當符號相反，其凈的云輻射強迫幾乎為云輻射強迫都很強但大小相當符號相反，其凈的云輻射強迫幾乎為0 0。u 大洋東岸冷洋面上的低層云，由于云頂?shù)蛯﹂L波影響小，主要表現(xiàn)為對短波大洋東岸冷洋面上的低層云，由于云頂?shù)蛯﹂L波影響小，主要表現(xiàn)為對短波的反射。層狀云以反射太陽輻射冷卻地球為主，所以凈的云輻射強迫值為負。的反射。層狀云以反射太陽輻射

5、冷卻地球為主，所以凈的云輻射強迫值為負。大洋東岸的層云區(qū)都是較強的負云輻射強迫區(qū)。大洋東岸的層云區(qū)都是較強的負云輻射強迫區(qū)。u 高原下游的大陸性中層云凈的負云輻射強迫的強度可以到達與東南太平洋地高原下游的大陸性中層云凈的負云輻射強迫的強度可以到達與東南太平洋地域冷洋面上層云凈的負云輻射強迫相當?shù)膹姸?，中層云的強負云輻射強迫對域冷洋面上層云凈的負云輻射強迫相當?shù)膹姸?，中層云的強負云輻射強迫對我國華東地域的氣候有著顯著的影響。它改動了局地的能量平衡。在大多副我國華東地域的氣候有著顯著的影響。它改動了局地的能量平衡。在大多副熱帶地域，大氣柱都是經過從大氣頂獲得的凈輻射通量向高緯度地域保送能熱帶地域，

6、大氣柱都是經過從大氣頂獲得的凈輻射通量向高緯度地域保送能量。但在中國東部地域，為了補償在大氣頂輻射冷卻的能量損失，大氣柱不量。但在中國東部地域，為了補償在大氣頂輻射冷卻的能量損失，大氣柱不得不經過濕靜力能輻合從周邊大氣獲取能量，也就是說，副熱帶區(qū)域的長江得不經過濕靜力能輻合從周邊大氣獲取能量，也就是說，副熱帶區(qū)域的長江流域大氣是能量匯。流域大氣是能量匯。 u 層狀云以反射太陽輻射冷卻地球為主層狀云以反射太陽輻射冷卻地球為主u 高云起截留地球外表長波輻射通量的作用高云起截留地球外表長波輻射通量的作用u 暖池區(qū)的長短波強迫都很強但凈強迫很小暖池區(qū)的長短波強迫都很強但凈強迫很小u 大洋東岸的層云區(qū)都

7、是較強的負強迫大洋東岸的層云區(qū)都是較強的負強迫u 長江流域的深沉層狀云有很強的冷卻作用長江流域的深沉層狀云有很強的冷卻作用云的強迫和反響云的強迫和反響大洋東部冷洋面地域、西太平洋暖池、中國大洋東部冷洋面地域、西太平洋暖池、中國東部地域的云輻射強迫特征東部地域的云輻射強迫特征 層云與層云與SSTSST的反響過程的反響過程 低層溫度升高低層溫度升高低層穩(wěn)定度降低低層穩(wěn)定度降低 層云云量降低層云云量降低 低層相對濕度降低低層相對濕度降低陸地層狀云的正反響過程陸地層狀云的正反響過程大洋環(huán)流和海氣相互作用數(shù)值模擬氣候系統(tǒng)中重要的對流過程主要發(fā)生在熱帶氣候系統(tǒng)中重要的對流過程主要發(fā)生在熱帶大氣和副極地海洋

8、大氣和副極地海洋赤道赤道極地極地鹽析作用鹽析作用u熱帶外中緯度地域的海氣相互作用，主要表現(xiàn)熱帶外中緯度地域的海氣相互作用，主要表現(xiàn)為大氣對海洋的強迫，特別是在冬季；為大氣對海洋的強迫，特別是在冬季；u氣候學研討中，為調查海表溫度的異常對大氣氣候學研討中，為調查海表溫度的異常對大氣的強迫作用，常利用的強迫作用，常利用SSTSST強迫強迫AGCMAGCM，這類實驗假設，這類實驗假設了在海氣相互作用過程中，海洋對大氣的強迫是了在海氣相互作用過程中，海洋對大氣的強迫是主要的，而大氣對海洋的反響過程那么可以忽略。主要的，而大氣對海洋的反響過程那么可以忽略。這在熱帶海洋上能夠是一個合理的近似，但對熱這在熱

9、帶海洋上能夠是一個合理的近似，但對熱帶外海洋、尤其是在冬季來說，那么未必正確。帶外海洋、尤其是在冬季來說，那么未必正確。 ssaEEaaELsaTpaapSTqqCLqwLQTTCcTwcQ 1010vv根本概念：感熱、潛熱通量根本概念：感熱、潛熱通量根本原理：根本原理：由方程可知，凈海表熱通量異常直接與表層海溫的傾由方程可知，凈海表熱通量異常直接與表層海溫的傾向變化相聯(lián)絡；向變化相聯(lián)絡；向下的熱通量異常與向下的熱通量異常與SSTSST傾向異常的顯著正相關，本質傾向異常的顯著正相關，本質反映的是大氣對海洋的強迫向下的熱通量增多，反映的是大氣對海洋的強迫向下的熱通量增多，SSTSST呈增暖趨勢。

10、呈增暖趨勢。由感熱和潛熱的總體公式可知，假設由感熱和潛熱的總體公式可知，假設SSTSST異常本身和向異常本身和向上的感熱、潛熱異常呈顯著正相關或者說上的感熱、潛熱異常呈顯著正相關或者說SSTSST異常與異常與向下的感熱、潛熱異常呈顯著負相關，那么本質反向下的感熱、潛熱異常呈顯著負相關，那么本質反映的是海洋對大氣的強迫。映的是海洋對大氣的強迫。判別局地海氣相互作用是海洋強迫大氣判別局地海氣相互作用是海洋強迫大氣還是大氣強迫海洋的方法還是大氣強迫海洋的方法q熱帶太平洋，可以經過熱帶太平洋，可以經過“大氣橋梁，影響到熱帶外大洋的海溫變化；大氣橋梁，影響到熱帶外大洋的海溫變化；q赤道中太平洋的冬季平均

11、海溫，經過赤道中太平洋的冬季平均海溫，經過“大氣橋，影響到隨后的春季印大氣橋，影響到隨后的春季印度洋、熱帶大西洋、熱帶外北太平洋和南太平洋海溫。度洋、熱帶大西洋、熱帶外北太平洋和南太平洋海溫。關于關于“大氣橋的總結大氣橋的總結大洋環(huán)流和海氣相互作用數(shù)值模擬第十講第十講 大洋熱鹽環(huán)流大洋熱鹽環(huán)流 u溫度和鹽度分布是區(qū)分大洋特定水團特征的主要物理目的溫度和鹽度分布是區(qū)分大洋特定水團特征的主要物理目的u大西洋、太平洋、印度洋的水團溫鹽特征不同大西洋、太平洋、印度洋的水團溫鹽特征不同u全球大洋最為重要的兩個水團是北大西洋深層水全球大洋最為重要的兩個水團是北大西洋深層水NADW)NADW)和南極底層水和南極底層水AABW)AABW)u來自海表的風應力、熱通量和淡水通量強迫是大洋環(huán)流構來自海表的風應力、熱通量和淡水通量強迫是大洋環(huán)流構成的根本緣由。成的根本緣由。u受海面風的應力作用產生的海流，稱作風生流；受海面風的應力作用產生的海流，稱作風生流；u由密度梯度驅動的深層洋流，被稱為熱鹽流。由密度梯度驅動的深層洋流，被稱為熱鹽流。u研討熱鹽環(huán)流重點關注大西洋。大西洋熱鹽環(huán)流實踐指大研討熱鹽環(huán)流重點關注大西洋。大西洋熱鹽環(huán)流實踐指大西洋經圈環(huán)流西洋經圈環(huán)流MOC)MOC)，包括北大西洋深層水，包括北大西洋深層水NADWNADW的南傳、以的南傳、以及南極底層水及南極底層水AABW