论文题目: 一个高分辨率热带太平洋模式及其与全球大气模式的耦合研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 气候动力学
作者: 符伟伟
导师: 王会军,周广庆
关键词: 高分辨率热带太平洋模式,耦合,逐月统计修正,年际变率,东亚季风
文献来源: 中国科学院研究生院（大气物理研究所）
发表年度: 2005
论文摘要: 海气耦合模式是研究气候以及气候变化的必不可少的工具。ENSO是短期气候变化中最强的信号之一,对全球气候有非常重要的影响,因此,对ENSO现象的研究一直是气候研究的热点。虽然已有很多用于ENSO研究的海气耦合模式,但是仍存在一些问题需要研究的问题,例如,耦合模式的系统性偏差,模拟得到的和ENSO现象有关的年际变化和相应观测资料相比在强度和相位上仍然不够真实(Latif,2001); 基于海洋环流模式(OGCM)的耦合模式模拟得到的年际变化偏弱,赤道东太平洋的SST的变率在模式中被低估等问题。为了研究ENSO机制并在未来进行可能的预测研究,本文致力于发展了一个具有高分辨率海洋分量的热带太平洋和全球大气耦合模式。耦合模式的大气分量是中国科学院大气物理研究所的9层大气环流模式,海洋分量是具有0.5o水平分辨率的热带太平洋模式,这个模式是在原有水平分辨率2o×1o的基础上改进和发展的。相对于原模式,新的模式的模拟有较大改进:例如,对赤道东太平洋SST偏冷(存在于很多模式中)的现象有了明显改善,年平均SST的误差从原来的-2.0oC减小到-1.0oC左右,这种改善随季节变化,和秋季相比,东太平洋冷舌在春季偏冷严重; 新的模式模拟的海面起伏更加真实,并且模拟的表层流场有了很大改善,北赤道逆流(NECC)增强,最强达到0.4m/s (原模式为0.2m/s左右),赤道中太平洋4-7月份的洋流反转现象也能比较准确地反映出来; 模拟的赤道赤道潜流(EUC)增强,年平均达到0.8m/s (原模式为0.6 m/s左右); 另外,新的模式模拟的年际变率更加真实。模式的耦合方案为逐月的“统计修正”耦合方案,也即是利用观测资料和模式模拟之间的某种关系对耦合模式交换的通量进行修正,实验表明,这种方法能够有效的控制模式的气候“漂移”现象,并且能够保持耦合系统自身的年际气候变率。耦合模式完成了130年的积分,模拟的气候状态非常真实,而且,在热带太平洋区域和ENSO有关的现象得到了很好的模拟。主要特征如下:最大年际变率不是发生在表层,而是沿次表层的斜温层分布。在东太平洋,出现在50m深处的赤道上,在中西太平洋,则出现在150m深处左右的赤道两侧。耦合模式模拟的Nino3指数在1.2oC左右,呈现出冷暖相间的振荡,其周期为2至5年不等,强度亦不相同。在赤道上这种振荡随时间向东传播,而在赤道两侧则以相反的位相向西传播。另外,其他的诊断分析方法(EOF,小波分析,功率谱分析等)也给出了和理论分析以及观测事实类似的结果。耦合模式对东亚季风系统也能够很好的模拟,成功地模拟出了东亚季风的特征,包括夏季风和冬季风。通过分析耦合模式中ENSO对东亚夏季风的影响发现:东亚夏季风和前期的El Nino呈反位相关系,而且长期来看,两者之间的联系具有某种不稳定性; 在合成的El Nino和La Nina年的差异图上,可以清楚地看到在东亚季风区出现西北向风的异常,在南亚和西太平洋地区则是西风的
论文目录:
中文摘要
英文摘要
第一章 绪论
1.1 现代气候研究
1.2 ENSO 现象及其影响
1.3 ENSO 循环及其机制研究
1.4 用于 ENSO 研究的海-气耦合模式
1.5 本文的内容
第二章 IAP 九层全球大气环流模式对热带太平洋的模拟
2.1 引言
2.2 热带太平洋区域海平面气象要素与观测的比较
2.2.1 海平面气压
2.2.2 海面气温
2.2.3 云量
2.2.4 海表湿度
2.2.5 短波辐射
2.2.6 海表风场和动量通量
2.3 小结
第三章 一个高分辨率的热带太平洋模式
3.1 热带太平洋模式概述
3.1.1 早期的热带海洋模式
3.1.2 提高海洋模式分辨率的必要性
3.2 一个高分辨率的热带太平洋环流模式简介
3.3 年平均状态
3.3.1 温度场
3.3.2 盐度场
3.4 季节变化
3.4.1 海面起伏
3.4.2 流场
3.4.3 温度场
3.4.4 盐度场
3.5 年际变化
3.6 本章小结
第四章 海气耦合方案的设计及数值实验
4.1 “气候漂移”现象
4.2 一些“修正”方法
4.2.1 “通量修正”
4.2.2 “交换异常”耦合(anomaly coupling strategy)
4.2.3 “统计修正”
4.3 耦合试验
4.3.1 耦合实验1 (直接的“通量修正”)
4.3.2 耦合实验2 (“交换异常”)
4.3.3 耦合实验3 (“交换异常”+ “参考通量更新”)
4.3.4 耦合实验4 (“交换异常”+ “风应力幅度限制”)
4.3.5 耦合实验5 (气候平均意义上线性“统计修正”)
4.3.6 耦合实验6 (逐月“统计修正”)
3.4 小结
第五章 耦合模式气候平均状态的模拟
5.1 引言
5.2 基本大气变量的模拟
5.2.1 海平面气压
5.2.2 地表气温
5.2.3 降水
5.2.4 500h Pa 高度场
5.3 基本海洋变量的模拟
5.3.1 海面起伏
5.3.2 流场模拟
5.3.3 海温
5.3.4 盐度场模拟
5.4 和 CGCM(2LAGCM+低分辨率 OGCM)的简单比较
5.5 本章小结
第六章 耦合模式年际气候变化的模拟
6.1 引言
6.2 基本大气变量的年际变率
6.2.1 海平面气压
6.2.2 表面气温
6.2.3 降水量
6.3 热带太平洋区域的年际变率
6.3.1 海温
6.3.2 海平面气压
6.3.3 纬向风
6.3.4 上层海洋的整体变化
6.4 热带太平洋区域的年际变率的结构特征---EOF 分析
6.4.1 海温
6.4.2 上层海洋的结构特征
6.5 小结
第七章 东亚季风的模拟
7.1 引言
7.2 东亚夏季风
7.2.1 东亚夏季风概述
7.2.2 ENSO 对东亚夏季风的影响
7.2.3 东亚夏季风的年际变化
7.3 东亚冬季风
7.3.1 东亚冬季风指数的定义
7.3.2 强弱东亚冬季风年份大气环流场对比分析
7.4 小结
第八章 总结和讨论
8.1 主要结论
8.1.1 热带太平洋模式的改进
8.1.2 逐月“统计修正”方案
8.1.3 耦合模式年际变率的模拟
8.1.4 东亚季风模拟
8.2 讨论
8.2.1 热带太平洋模式仍有很多改进的地方
8.2.2 关于耦合方案
8.2.3 关于理论解释
致谢
学习期间发表论文:
发布时间: 2006-04-28
参考文献
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- [2].热带太平洋年代际变化及其形成机制探讨[D]. 冯琳.中国海洋大学2008
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标签：高分辨率热带太平洋模式论文; 耦合论文; 逐月统计修正论文; 年际变率论文; 东亚季风论文;