CICE5.0北极冰面融池覆盖率模拟研究

发布时间：2020-07-23 04:18

【摘要】：冰面融池的反照率介于海水和海冰之间。在数值模式中,融池覆盖率的模拟结果直接影响到冰面反照率计算的准确性,因此获得较准确的融池覆盖率对认识极区气冰海耦合系统的热量收支有重要意义。本文利用卫星遥感数据和现场观测数据对CICE5.0里的三种融池参数化方案进行了较系统的比较分析,研究显示,模拟的融池覆盖率从7月初开始都逐渐减小,与MODIS反演结果的差别越来越大。特别的,topo方案(地形方案)的融池覆盖范围和融池覆盖率在整个6-7月份都过小,严重偏离实际情况,融池表面再结冰的判断条件更换为与cesm方案(简单半经验式方案)一致的形式后,模拟融池覆盖率与MODIS数据在量值上的一致性得到改善。三种方案模拟多年冰上的融池持续时间与观测基本一致,但一年冰上的融池持续时间过长,三种方案都不能从物理机制上准确地模拟出融池演化四个阶段中的第二和三阶段。修改代码漏洞后,融池水的垂向渗透效应奏效,但cesm和1v1方案中多年冰上几乎没有融池存在,融池覆盖率演化的第二、三阶段依然无法准确模拟。本文也利用最新发布的CICE5.1.2版本进行模拟,结果也有类似的问题,但并不能质疑该物理过程的合理性,只能说明CICE模式中对于海冰渗透性演化或其他物理机制的处理仍有待改进。本文综合分析了三种方案的优缺点,发现cesm方案和1vl方案(平整冰方案)的融池覆盖率模拟能够体现融池从北冰洋边缘海向中央区域增大的实际演化特征,但北冰洋区域平均融池覆盖率的年际变化幅度与观测不符。topo方案模拟区域平均融池覆盖率的年际变化幅度与观测相符,且融池覆盖范围与MODIS数据也最接近,但该方案中多年冰上融池出现过早,融池覆盖率的空间演化规律不符合实际,本文分析指出,浸雪机制的引入可以解决这一问题。因此topo方案可以作为进一步研究的基础。本文基于topo方案进行了几个关键的数值试验,结果显示,适当减少对薄冰的分类可以引入1vl方案中根据平整冰的分布分配融池的优点,进而改善模式对北冰洋西部融池的模拟；浸雪机制的引入使得融池覆盖率的空间分布形态随时间的演化较之前符合实际,但由于1vl方案中的浸雪机制太强,导致多年冰上融池覆盖范围和融池覆盖率过小；融池覆盖率的模拟结果对不同的气温强迫场比较敏感,在北冰洋区域平均的意义下,7月份气温升高0.6℃左右后,融池的冻结时间推后15-20天。
【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】：P731.15

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