南极海冰厚度数值模拟研究

发布时间：2020-06-07 19:45

【摘要】：极地海冰是引起全球气候变化冷源的重要组成部分,极地海冰的变化对气候的影响是当今世界气候研究的前沿课题。关于南极海冰厚度的研究主要是通过现场观测获取实测数据，，然后建立相应数学模型，用模型来预测海冰的厚度增减及其生消变化规律，最终达到理想的预期效果。但是现场观测需要消耗大量的人力物力财力，本文是以当地大气温度作为上边界条件来模拟南极海冰厚度的增长情况，避免了现场观测带来的若干困难。 本文的主要工作概括如下： 1根据中国第22次南极科学考察现场观测数据,并重点考虑了太阳辐射、云量、盐度等诸多因素对海冰厚度变化的影响。选取2006年4月1日0点至6月30日24点南极中山站内拉湾海冰观测点的实测气温、太阳辐射、云量等现场观测气象数据以及现场采集的冰芯分析数据作为海冰厚度数值模拟的原始数据,以当地的大气温度作为数值模拟的上边界条件，热传导系数由中国第22次南极科考现场观测数据辨识所得，对南极中山站内拉湾附近海域海冰厚度变化进行了数值模拟,并与现场观测的海冰厚度变化数据进行了对比。 2采用国际通用的热传导系数，用相同的方法对南极海冰厚度的变化进行数值模拟，将所得结果与前一结果及实测海冰厚度进行分析对比。结果显示采用由第22次南极科考现场观测数据辨识所得的热传导系数时，所得结果更接近实测海冰厚度，误差较小。
【图文】：

图 3-1 网格示意图Fig 3-1 Schematic diagram of grids由于海冰的厚度是随时变化的, 所以下边界即冰水交界面是不确定的。 因此在每一时间步计算中都要确定冰厚 S t 。而自由边界未必恰好在网格节点上, 所以在自由边界附近采用非等距步长的方法来处理。将 T与 0, expi iq x t r I r x代入(3.1)式, 有 22220.6t xTTxTTTC 0expi i r I r x设时刻 t 的冰层厚度即自由边界位置为 S t , 这时 S t 已经定下来,jh S t j 1 h, 除了 jh , S t , j 1 h三点外, 在其它节点上对时间变量导数采用向前差分, 对空间变量导数采用 Crank-Nicolson 格式进行离散, 整理便可得到：
【学位授予单位】：渤海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P731.15

【参考文献】

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本文编号：2701910