初始误差对双流环变异可预报性的影响
发布时间：2021-10-25 12:51
本文使用球坐标下1.5-层浅水模式模拟海洋风生双流环及其变异过程，利用条件非线性最优扰动（CNOP）方法考察初始误差对双流环变异可预报性的影响。文章主要内容和结论如下：首先，利用1.5-层浅水模式模拟海洋风生双流环，发现该模式能较好地模拟出典型的双流环流场及其变异过程。随着流场动能增大，双流环射流从拉伸模态发展为收缩模态，这与观测结果一致。在此基础上，建立了研究双流环变异可预报性的非线性优化系统，并利用此系统计算变异过程中不同约束大小下的条件非线性最优初始扰动（CNOP）和第一线性奇异向量（FSV）。通过比较CNOP和FSV的空间结构和目标函数值，发现在较小扰动约束下，不同约束下的CNOP与CNOP之间以及CNOP与FSV之间的空间结构类似；但随着扰动约束增大，它们的空间结构差异逐渐变大。另外，CNOP的非线性发展总是要大于FSV的非线性发展，二者目标函数差值随着扰动约束增大而变大。这说明非线性作用在双流环变异过程中是不可忽略的，而且CNOP方法能够克服线性近似方法的不足，更适合于研究初始误差对双流环变异可预报性的影响。另外，以双流环从拉伸模态向收缩模态的转变过程为背景场，利用CNOP...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)山东省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
北太平洋双流环示意图
图 1.2 海表高度年平均场(单位：cm)，其中加粗黑线为 170cm 等值线（Qiu anChen,2005）1.2 研究现状海洋风生双流环是物理海洋学界的一个研究热点，目前国内外有大量关于风生双流环变异的研究工作，根据研究思路的不同可将这些工作划分为三类，具体如下：（1）许多科学家认为中纬度海流的自身变化是导致双流环变异的重要原因Huang（1986）指出在 1.5-层浅水模式中，即使是在经向对称风应力强迫下，海洋上层厚度的变化及其伴随的非线性作用也会导致海洋风生双流环呈现不对称模态。在此基础上，Shimokawa and Matsuura（1999）设计了详细的数值试验考
图 2.1 纬向风应力 与经向坐标的关系2.2.2 数值模拟结果分析及讨论完成设置后，先积分数值模式 20 年作为模式启动阶段，然后继续积分 4年。这样便得到时间长度为 60 年模式资料，分析后 40 年的模式资料并考察模式对双流环变异的模拟能力。为了考察模式对双流环的模拟情况，图 2.2 画出了 40 年（模式 20 年到模式60 年）内流场的平均上层厚度，在浅水模式中海洋上层厚度能够近似表征表层流场化。图中能够看到位于海盆南侧的副热带环流（反气旋涡）和位于北侧的副极地环流（气旋涡）组成的双流环流场，并且存在明显的西边界强化现象。从上层厚度平均场来看，模式对双流环流场的模拟比较成功。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Application of the Conditional Nonlinear Optimal Perturbation Method to the Predictability Study of the Kuroshio Large Meander[J]. 王强,穆穆,Henk A.DIJKSTRA. Advances in Atmospheric Sciences. 2012(01)
[2]条件非线性最优扰动的最大值原理[J]. 刘永明. 华东师范大学学报(自然科学版). 2008(02)
[3]数值天气预报和气候预测的可预报性问题(英文)[J]. 穆穆,段晚锁,王家城. Advances in Atmospheric Sciences. 2002(02)
博士论文
[1]非线性优化方法在ENSO可预报性研究中的应用[D]. 段晚锁.中国科学院研究生院（大气物理研究所） 2003
硕士论文
[1]初始异常空间结构对日本南部黑潮路径变异及其可预报性的影响[D]. 徐强强.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2012
本文编号：3457439
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)山东省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
北太平洋双流环示意图
图 1.2 海表高度年平均场(单位：cm)，其中加粗黑线为 170cm 等值线（Qiu anChen,2005）1.2 研究现状海洋风生双流环是物理海洋学界的一个研究热点，目前国内外有大量关于风生双流环变异的研究工作，根据研究思路的不同可将这些工作划分为三类，具体如下：（1）许多科学家认为中纬度海流的自身变化是导致双流环变异的重要原因Huang（1986）指出在 1.5-层浅水模式中，即使是在经向对称风应力强迫下，海洋上层厚度的变化及其伴随的非线性作用也会导致海洋风生双流环呈现不对称模态。在此基础上，Shimokawa and Matsuura（1999）设计了详细的数值试验考
图 2.1 纬向风应力 与经向坐标的关系2.2.2 数值模拟结果分析及讨论完成设置后，先积分数值模式 20 年作为模式启动阶段，然后继续积分 4年。这样便得到时间长度为 60 年模式资料，分析后 40 年的模式资料并考察模式对双流环变异的模拟能力。为了考察模式对双流环的模拟情况，图 2.2 画出了 40 年（模式 20 年到模式60 年）内流场的平均上层厚度，在浅水模式中海洋上层厚度能够近似表征表层流场化。图中能够看到位于海盆南侧的副热带环流（反气旋涡）和位于北侧的副极地环流（气旋涡）组成的双流环流场，并且存在明显的西边界强化现象。从上层厚度平均场来看，模式对双流环流场的模拟比较成功。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Application of the Conditional Nonlinear Optimal Perturbation Method to the Predictability Study of the Kuroshio Large Meander[J]. 王强,穆穆,Henk A.DIJKSTRA. Advances in Atmospheric Sciences. 2012(01)
[2]条件非线性最优扰动的最大值原理[J]. 刘永明. 华东师范大学学报(自然科学版). 2008(02)
[3]数值天气预报和气候预测的可预报性问题(英文)[J]. 穆穆,段晚锁,王家城. Advances in Atmospheric Sciences. 2002(02)
博士论文
[1]非线性优化方法在ENSO可预报性研究中的应用[D]. 段晚锁.中国科学院研究生院（大气物理研究所） 2003
硕士论文
[1]初始异常空间结构对日本南部黑潮路径变异及其可预报性的影响[D]. 徐强强.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2012
本文编号：3457439
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