海浪破碎的数值研究及其在海气耦合模式系统中的应用

发布时间：2018-01-15 01:00

  本文关键词：海浪破碎的数值研究及其在海气耦合模式系统中的应用　出处：《国家海洋局第一海洋研究所》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 海浪破碎 白冠覆盖率 海气耦合模式 大气物理参数化方案 海气通量

【摘要】：基于海浪破碎与白冠覆盖率的历史研究,本论文总结了计算白冠覆盖率的海浪破碎统计理论模型和参数化经验公式,并分析比较其优缺点。通过结合基于卫星数据的参数化公式,利用最优拟合的方法,并考虑海浪破碎条件,改进海浪破碎模型。通过比较白冠覆盖率的卫星数据和原始模型结果可知改进模型的结果更合理。白冠覆盖率在中高纬度海域显著大于低纬度海域,全球白冠覆盖率的平均值大约为1%~3%。本论文利用海气耦合模式系统COAWST模拟台风Nock-ten过程。通过分析大气物理参数化方案,给出了十组不同物理方案的数值实验。通过定性和定量分析比较实验结果和观测数据,可以验证不同的大气物理参数化方案使得模拟结果存在不同的差异,尤其是台风附近区域。台风路径和强度的模拟结果对Kain-Fritsch积云参数化方案、Goddard短波辐射和RRTM长波辐射方案较为敏感,可导致风速、有效波高、流速偏大以及SST和海面压强偏小。通过统计分析可得到模拟结果最优的数值实验。本论文还建立了海浪破碎与海气通量之间的联系,分别基于飞沫生成机制和破碎物理机制计算由海浪破碎引起的水汽通量,并将海浪破碎模型引入COAWST耦合模式系统中,使该模式系统能够考虑由破碎作用引起的海气通量。通过分析比较基于飞沫生成机制实验、破碎物理机制实验和原始模式实验的模拟结果与观测数据,可知引入破碎模型实验的水汽通量和潜热通量明显增大,其结果更接近观测数据,其中基于飞沫生成机制的实验相对较好。
[Abstract]:Based on the historical study of ocean wave breakage and white crown coverage, this paper summarizes the statistical model and parameterized empirical formula for calculating the white crown coverage. By combining the parameterized formula based on satellite data, the optimal fitting method is used and the wave breaking condition is considered. By comparing the satellite data of the white crown coverage with the original model, the improved model is more reasonable. The white crown coverage is significantly larger in the middle and high latitudes than in the low latitudes. The average global white crown coverage is about 1 / 3. In this paper, the air-sea coupled model system (COAWST) is used to simulate the typhoon Nock-ten process. The atmospheric physics parameterization scheme is analyzed. Ten groups of numerical experiments of different physical schemes are given. By comparing the experimental results and observed data qualitatively and quantitatively, it can be verified that different atmospheric physics parameterization schemes make the simulation results have different differences. Especially in the area near typhoon, the simulation results of typhoon path and intensity are sensitive to the Kain-Fritsch cumulus parameterization scheme and the RRTM long wave radiation scheme and the Goddard shortwave radiation scheme. Can cause wind speed, effective wave height. The SST and sea surface pressure are small. The numerical experiments with the best simulation results can be obtained by statistical analysis. The relationship between ocean wave breakage and sea air flux is also established in this paper. Based on the droplet generation mechanism and the physical mechanism of fragmentation, the water vapor flux caused by ocean wave fragmentation is calculated, and the wave breaking model is introduced into the COAWST coupling model system. By analyzing and comparing the simulation results and observation data based on droplet formation mechanism experiment, crushing physical mechanism experiment and original model experiment, the model system can consider the sea and air fluxes caused by fragmentation. It can be seen that the water vapor flux and latent heat flux of the break-up model are obviously increased, and the results are closer to the observed data, among which the experiments based on the mechanism of droplet formation are relatively good.
【学位授予单位】：国家海洋局第一海洋研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P731.22;P732.6

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本文编号：1426055