使用惯性内波破碎混合方案改进LICOM大洋环流模型

发布时间：2017-10-11 00:32

  本文关键词：使用惯性内波破碎混合方案改进LICOM大洋环流模型

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【摘要】：由于海洋对气候系统有着重要的影响,大洋环流模型是全球海气耦合模型的极其重要的部分。在大洋环流模式中,海洋内部混合的研究已经成为模式改进与发展的关键,并且目前存在激烈的争论。随着观测技术的发展,学术界对于海洋内部混合的认识取得了长足的进步,海洋内部能量传播过程越发清晰。细结构等海洋垂直混合过程是海洋内部混合的重要组成部分之一。而在大洋环流模型中,海洋垂直混合过程参数化也是模型发展的关键因素。在考虑了地转水平分量的作用后,范植松等提出了惯性内波破碎的理论谱模型,并根据惯性内波破碎的谱模式提出了惯性内波破碎混合方案。本文在LICOM模式(中国科学院大气物理研究所气候系统海洋模式)中,分别使用两种不同的海洋内部垂直混合方案,即,仅使用Canuto等于2010年提出的湍流混合方案(简称T方案),以及使用Canuto混合方案并添加范植松等最近提出的惯性内波破碎混合方案(简称F方案),对气候平均态全球大洋环流进行了数值模拟试验。本文通过比较分析两次试验的结果,并将两次试验结果与WOA05的数据资料比较,研究分析添加了惯性内波破碎混合方案后产生的影响。通过对本模式试验结果的分析比较表明,在添加F方案之后,(1)对全球大洋,尤其是对中高纬度海域的中层水和深层水的温盐状态的模拟有一定的改进,各深度的平均温度的改进最大值为0.2℃：(2)对大西洋经向翻转环流(AMOC)的模拟有显著改进；(3)对北冰洋中层水的核心温度(AWCT)及其所在深度的模拟有较大的改进：(4)中深层的经向密度差减少,特别是在北半球高纬地区与赤道之间;(5)但是在本文中,在添加F方案后,对于次表层水的温盐模拟结果不如单独使用T方案的结果。
【关键词】：垂直混合 细结构 惯性内波 大洋环流模型
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P731.27
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 前言10-18
• 1.1 惯性内波与细结构10-15
• 1.1.1 大洋惯性内波介绍10-12
• 1.1.2 细结构的介绍12
• 1.1.3 细结构研究概况12-15
• 1.2 海洋内部混合参数化的研究意义与概况15-17
• 1.3 本文的主要研究内容17-18
• 第二章 LICOM大洋环流模型介绍18-24
• 2.1 LICOM模型的简介和发展18
• 2.2 模式原理18-24
• 2.2.1 模式的球坐标动力方程组18-19
• 2.2.2 中尺度涡旋作用的参数化方法GM9019-20
• 2.2.3 对流调整20
• 2.2.4 海水状态方程20-21
• 2.2.5 垂直坐标21
• 2.2.6 边界条件21-22
• 2.2.7 初始条件22-24
• 第三章 惯性内波破碎混合参数化方案介绍24-28
• 第四章 模式结果分析和讨论28-38
• 4.1 模式结果的简单描述28-30
• 4.2 温度场30-31
• 4.2.1 海表面温度场30
• 4.2.2 纬向平均温度剖面度30-31
• 4.2.3 各大洋的温度分布状况31
• 4.3 盐度场31-33
• 4.3.1 海表面盐度场31-32
• 4.3.2 纬向平均盐度剖面图32-33
• 4.3.3 各大洋的盐度分布状况33
• 4.4 海表面高度起伏33
• 4.5 位密度33-34
• 4.6 混合层深度34
• 4.7 大西洋经向翻转环流34-35
• 4.8 北冰洋中层水的模拟结果比较35
• 4.9 垂直扩散系数的空间分布35-36
• 4.10 模式对于次表层水模拟存在的问题36-38
• 第五章 结论38-40
• 参考文献40-44
• 附表44-47
• 附图47-64
• 致谢64-65
• 个人简历65
• 学术论文65

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