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分析通量基于热收支海气热通量物理约束机制

最后更新时间:2024-01-20 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:7196 浏览:23623
论文导读:
摘要:海气热通量是海气相互作用中的重要物理量,其热力学属性直接联系到气候的变化,因而其探讨作用不言而喻。然而,长期以来,全球以及区域性热通量的量化和变化均没有定论。众多探讨对海气热通量的关注集中在海气边界层范围内,包括热通量的参数化历程、海气之间热物理变量的观测以及各种观测之间的横向比对。本论文将以海洋自身热收支平衡出发,选取沿等温度线,等地形线和两者结合的三种对原始热方程体积积分方式,在量化出制约体其它热量历程前提下,逆求得满足热平衡历程的海气热收支,定量估计出符合物理约束的全球以及区域性海洋积分平均的海气热通量,诊断基于9种气候态热通量资料(实际观测,客观浅析以及再浅析资料等)的计算误差,为今后正确估计和理解热通量量级和变化提供合理的参考。主要关注的科学不足为,进入全球无冰海洋和有冰海洋的量级分别为多少?大尺度海洋和大气环流对全球以及区域热通量变化的贡献是什么?为了探讨上面陈述的不足,本论文分别选取全球无冰海洋,西太平洋暖池,地中海,有冰海洋和高纬度水团生成率为探讨的基本物理背景,全方位多角度的展现在不同积分条件下对热通量的约束历程,以及在此基础之上的海气热通量的变化及与该变化相关的气候事件,获取的主要科学结论如下:1.设置定常的全球海洋垂向混合系数k v1.5×10~(-4)m~2s~(-1),大约有4.2Wm~(-2)的能量进入以5oC等温线为代表圈定的无冰海洋,而根据全球海洋表面能量守恒原则,无冰海洋得到的热量以沿等温线热耗散的形式进入有冰漂移和覆盖的海洋区域,以而释放到大气中,量级上约为-44.8Wm~(-2)。物理的假定和数据的误差会使得上面陈述的结果有着较大的不确定性,同时,高纬度低温陆地与高温海洋之间的热量交换有可能影响最终的估计结果。由于全球海洋的机械能向海洋内能的转化与海洋表面的热能相比是个小量,因而,在论述上,海洋与大气的热交换在气候态年平均作用下应该趋于平衡。进入西太暖池和地中海地区的年平均热通量分别为27.9Wm~(-2)和-3.3Wm~(-2)。以9种气候态热通量驱动的高纬度水团生成率(又称全球海洋Hadley环流)年平均仅有2.1Sv,远远小于前人估计的20+Sv,但是半球冬季热通量驱动,高纬度水团生成率可以接近7Sv;2.基于上面陈述的的物理约束结果,得出OAFlux+ISCCP,NOCSv2.0,CFSR和MERRA的气候态热通量论文导读:热通量诊断结果显示不同地区呈现的冷热误差不一,其在全球无冰海洋呈现热误差属性,而在暖池地区等呈现冷误差,究其理由在于目前有着的全球气候态热通量估计对高纬度热通量的估计不足,在接近海冰边缘的位置,应该有更多的热量释放到大气中以满足全球能量平衡。结合高纬度水团生成率判断,南北热力差不足以驱动全球的20+Sv的高纬度
普遍呈现热误差,平均而言,热误差大小居于10Wm~(-2)和20Wm~(-2)之间;ERA-40体现出强烈的冷误差属性,平均达到-10Wm~(-2)以上。除去地中海之外,NCEP的产品体现了稳定的冷误差属性,但是,保持在个位数以内。CORE.2和ERA-Interim的气候态热通量诊断结果显示不同地区呈现的冷热误差不一,其在全球无冰海洋呈现热误差属性,而在暖池地区等呈现冷误差,究其理由在于目前有着的全球气候态热通量估计对高纬度热通量的估计不足,在接近海冰边缘的位置,应该有更多的热量释放到大气中以满足全球能量平衡。结合高纬度水团生成率判断,南北热力差不足以驱动全球的20+Sv的高纬度水团生成率,更加证明了对高纬度的海洋失热历程把握不够是目前热通量普遍有着的不足;3.对全球平均的气候态海气热通量来说,海洋大气环流仅仅是内部历程,它们起到的作用是调节区域海气热力交换,影响局部气候变化,例如其对高纬度热通量的调整历程与高纬度大气涛动在物理上是一致的,统计上具有接近90%的相关联系(95%置信区间),西太平洋暖池地区湍热耗散历程由赤道表面急流和赤道潜流的季节性剪切决定。在全球变暖背景下,两极地区海冰骤减,直接影响到对海洋的“棉被”保暖效应,使得极地冰冠大气对流层获得额外的3-10Wm~(-2)的热量异常,直接造成了极地地区的增暖放大效应,同时对高纬度水团生成,以及深对流驱动的全球热盐环流产生深刻的影响,以而加剧了气候变化的进程。关键词:热收支论文海气热通量论文海气相互作用论文物理约束论文气候变化论文
本论文由www.7ctime.com,需要论文可以联系人员哦。摘要5-7
Abstract7-11
0 前言11-24
0.1 背景11-15
0.

1.1 海气热通量与海洋上层热结构和气候变化11

0.

1.2 海气热通量的含义和组成11-13

0.

1.3 全球海洋能量平衡与海气热通量的内在物理联系13-15

0.2 探讨动机15-20
0.3 科学不足20-21
0.4 探讨作用21-22
0.5 本论文框架22-24
1 数据介绍和比对24-54

1.1 海气界面热通量数据介绍24-51

1.1 热通量分量的参数化24-32

1.1.2 数据集描述3论文导读:展54-592.2尺度浅析59-642.3模型构建64-672.4西太暖池实例结果浅析67-912.4.1西太暖池海气热通量的年平均特点67-702.4.2西太暖池海气热通量的季节变化特点70-742.4.4热通量特点和暖池变化的物理联系74-772.4.5热平衡收支历程的诊断性浅析77-812.4.6湍热耗散项的量化计算81-862.4.7基于物理约束的海气净热通量与9
2-39

1.3 气候态热通量场的比对39-51

1.2 温盐资料介绍51-52

1.2.1 全球海洋气候态温盐资料介绍51-52

1.2.2 浮标温度观测资料52

1.3 其他海表面强迫场(淡水、风场和流场)介绍52-54

1.3.1 海表面淡水强迫场(蒸发-降水)介绍52-54

1.3.2 气候态风场介绍54

2 沿封闭等温线积分的海气热通量约束机制54-99

2.1 论述背景与拓展54-59

2.2 尺度浅析59-64

2.3 模型构建64-67

2.4 西太暖池实例结果浅析67-91

2.4.1 西太暖池海气热通量的年平均特点67-70

2.4.2 西太暖池海气热通量的季节变化特点70-74

2.4.4 热通量特点和暖池变化的物理联系74-77

2.4.5 热平衡收支历程的诊断性浅析77-81

2.4.6 湍热耗散项的量化计算81-86

2.4.7 基于物理约束的海气净热通量与 9 种数据集的比对86-87

2.4.8 浮标测量结果与 9 种数据集的直接比对87-91

2.5 全球无冰海洋积分约束结果浅析91-97

2.6 小结与讨论97-99

3 沿封闭(半封闭)地形积分的海气热通量约束机制99-126

3.1 论述背景与拓展99-101

3.2 尺度浅析与模型构建101-102

3.3 地中海实例热收支结果浅析102-123

3.1 水循环收支102-106

3.2 表面平均的海气净热通量及各分量的变化106-112

3.3 表面平均的 9 种海气净热通量及各分量的差别112-114

3.4 年平均热收支浅析114-115

3.5 季节性热收支浅析115-118

3.6 海气净热通量诊断118-120

3.7 可能性误差浅析120-123

3.4 小结与讨论123-126

4 半封闭等温度线和等地形线对海气热通量的约束机制126-167

4.0 高纬度水团生成率与海气热通量的物理联系126

4.1 中高纬度海气湍热通量变化机制126-137

4.2 海气属性差别和风效应对海气湍热通量的贡献137-149

4.3 中高纬度水团生成与海气热通量的物理联系构建149-153

4.4 全球海气净热通量与温度的函数联系153-157

4.5 全球海洋南北体积输运与热通量的变化联系及热通量诊断157-165

4.6 小结和讨论165-167

5.海冰与海气热通量的相互作用167-187
5.1 海冰边缘的迁移对高纬度海论文导读:06.1.2符合物理约束作用的全球海气净热通量190-1926.1.3对目前有着的9种气候态热通量的诊断结果192-1936.1.4讨论大尺度海洋大气环流在能量平衡和交换中扮演的角色193-1946.2本论新之处1946.3本论文尚存不足之处1946.4未来工作方向194-196参考文献196-211附录1:随时间变化的沿封闭等温线体积分的热量收支方程的
气热通量的影响167-173

5.2 有冰海洋的海气净热通量的估计和诊断173-174

5.3 海冰边缘线和湍热通量的年际时空变化174-180

5.

3.1 海冰边缘与气候态热通量的边界线比较174-176

5.

3.2 海冰密集度的 EOF 空间特点与湍热通量的比较176

5.

3.3 风对海冰边缘湍热通量影响作用的比较176-180

5.4 湍热通量的增加及其对上层大气能量收支的潜在反馈机制180-185
5.

4.1 海冰消退对湍热通量增加的贡献180-183

5.

4.2 湍热通量对北极极冠大气能量收支的反馈183-185

5.5 小结和讨论185-187
6 总结和讨论187-196

6.1 本论文主要结论总结187-194

6.

1.1 三种约束论述不同的能量平衡方式187-190

6.

1.2 符合物理约束作用的全球海气净热通量190-192

6.

1.3 对目前有着的 9 种气候态热通量的诊断结果192-193

6.

1.4 讨论大尺度海洋大气环流在能量平衡和交换中扮演的角色193-194

6.2 本论新之处194

6.3 本论文尚存不足之处194

6.4 未来工作方向194-196

参考文献196-211
附录 1:随时间变化的沿封闭等温线体积分的热量收支方程的推导211-212
附录 2:系统误差计算基础212-214
致谢214-215
个人简历215
发表的学术论文215