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(dòng)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(gè)典型問(wèn)題。全球變暖是海氣相互作用的另一個(gè)典型問(wèn)題，和大洋環(huán)流的變化親密有關(guān)。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(xué)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(xué)洪等, 1992)GOALS(吳國(guó)雄等, 2019)FGCM-0(俞永強(qiáng)等, 2019)FGCM-1(俞永強(qiáng)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(shí)際. 引見(jiàn)方式設(shè)計(jì)的初步知識(shí). 分析氣候模擬的典型問(wèn)題. 課程設(shè)計(jì)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(cè)觀測(cè), , 方式方式, , 實(shí)際的關(guān)系實(shí)際的關(guān)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(xué)洪 2. 風(fēng)生環(huán)流的Sverdrup實(shí)際 張學(xué)洪 3. 風(fēng)應(yīng)力, 熱通量, 淡水通量 張學(xué)洪 4. 大洋環(huán)流方式設(shè)計(jì)初步 張學(xué)洪 5. 海洋方式中的參數(shù)化過(guò)程 劉海龍 6. 云對(duì)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(qiáng) 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(qiáng)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(shí)：動(dòng)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(xué)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(nèi)部動(dòng)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(jié) SST 平均態(tài)是海表熱通量的加熱作用和海洋動(dòng)力過(guò)程的冷卻作用相互平衡的結(jié)果. 在冷舌區(qū)，海洋環(huán)流所產(chǎn)生的冷卻作用途于支配位置. 問(wèn)題：為什么暖池區(qū)海溫很高而凈的海表熱通量很?。縇ASG/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(chǎng)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(jīng)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(jīng)圈翻轉(zhuǎn)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(jīng)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(jì)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(jié) 太平洋赤道流系包括: SEC, NEC, NECC, EUC, SECC 等. 赤道“upwelling是和SEC有關(guān)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(jié) Permanent, Seasonal, and Tropical thermocline ; 問(wèn)題: 溫躍層, 海表高度和海流的關(guān)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(guān)系、地轉(zhuǎn)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(jié): 海表高度和溫躍層的關(guān)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(guān)系，本質(zhì)上就是地轉(zhuǎn)風(fēng)關(guān)系和熱成風(fēng)關(guān)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(zhuǎn)保送LAS