中高緯度海氣相互作用

《中高緯度海氣相互作用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第九講中高緯度海氣相互作用中國科學(xué)院大氣物理研究所LASGDec152006《大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬》周天軍E-mail:zhoutj@lasg.iap.ac.cnhttp://web.lasg.ac.cn/staff/ztj/index_c.htm課程設(shè)計思路利用海洋環(huán)流模式和海氣耦合模式的模擬結(jié)果，結(jié)合觀測資料，詮釋大洋環(huán)流和海氣相互作用的基本概念和動力學(xué)理論，重點分析當代氣候數(shù)值模擬中幾個受關(guān)注程度較大的問題；同時介紹有關(guān)模式設(shè)計和模式評估的初步知識。海氣相互作用研究的三個核心環(huán)節(jié)“understanding

2、”則是整個鏈條的核心環(huán)節(jié)。模式發(fā)展一定要和觀測、理論研究相結(jié)合，模式進步的基礎(chǔ)在于“understanding”。本課程的側(cè)重點雖然是“數(shù)值模擬”，但也力圖將觀測和理論結(jié)合進來，以期選修本課程的研究生（無論他們將來從事模式發(fā)展還是模式應(yīng)用）在學(xué)習(xí)有關(guān)入門知識的同時，也能對以上的道理有所領(lǐng)悟。觀測理論模式觀測???本講所關(guān)心的海氣相互作用區(qū)域本講關(guān)注的科學(xué)問題中高緯度與熱帶海氣相互作用的不同中高緯度大氣對海洋的強迫作用以及海洋的弱反饋熱帶海洋影響熱帶外海洋變化的“大氣橋梁”亞澳季風(fēng)區(qū)的海氣相互作用中高緯度與熱帶海氣相互作用的不

3、同熱帶海洋對大氣的強迫作用GillA.E.（1980）熱帶海洋對大氣強迫作用的經(jīng)典文獻Gill,A.E.,1980:Somesimplesolutionsforheat-inducedtropicalcirculation.Quart.J.Roy.Met.Soc.,106,447-462.Lindzen,R.S.,andS.Nigam,1987:Ontheroleofseasurfacetemperaturegradientsinforcinglowlevelwindsandconvergenceinthetrop-ics.

4、J.Atmos.Sci.,44,2440-2458.AGCM對印度洋增暖的響應(yīng)熱帶海洋對大氣強迫作用熱帶海溫異常的加熱作用，能夠激發(fā)出強烈的大氣環(huán)流異常環(huán)流異常對海洋具有顯著反饋作用中高緯度的海氣相互作用特征如何？Permanent溫躍層全球海氣相互作用最為強烈的區(qū)域(AfterWebster)赤道極地對于大氣來說，低緯熱帶地區(qū)的對流層高度最高；對于海洋而言，高緯極地海域的對流深度最厚。在經(jīng)向上，海洋和大氣劇烈活動區(qū)的位置恰好相反。在大氣中，對流層頂把動力過程緩慢的平流層與動力過程較快的對流層分隔開來；在海洋中，溫躍層把變化

5、緩慢的深海與變化迅速的上層海洋分隔開來。從某種意義上說，對流層之對于大氣，和溫躍層之對于海洋，角色非常相似。全球海氣相互作用最為劇烈的區(qū)域熱帶加熱極地冷卻大洋熱鹽環(huán)流氣候系統(tǒng)中的經(jīng)圈環(huán)流系統(tǒng)示意圖海洋大氣(AfterWebster)大氣中的經(jīng)圈環(huán)流大氣對流層頂?shù)母叨?，在低緯約為15～17km，在高緯則小于10km。與大氣相反，海洋溫躍層的厚度，在高緯深，在低緯淺（高緯度海域的溫躍層有可能季節(jié)性地消失，在深水形成區(qū)的情形更為復(fù)雜）。在熱帶海洋，溫躍層可大致視為快、慢過程的分界線。在高緯海域，該分界線變得非常深，風(fēng)生流受溫躍層的

6、影響較小，能夠向下擴展到大洋深處，例如南極繞極環(huán)流（ACC）就可以達到大洋深處。在高緯海域，受輻射冷卻和鹽析作用共同影響，表層海水密度增大，導(dǎo)致海水強對流的發(fā)生，或者說海水發(fā)生劇烈下沉。鹽析作用(brinerejection)海冰的鹽度很低，這樣在由海水向海冰的形成過程中，就會大量的鹽度釋放出來排入海洋中，造成局地海水密度的增大。這一過程被稱作鹽析過程。因鹽析過程造成的對流不穩(wěn)定，被認為是南極大陸的羅斯海、威德爾海附近有南極底層水形成的主要原因。對于大氣和海洋各自的子系統(tǒng)來說，熱帶大氣和高緯海洋的作用非常相似，都能夠引起其子

7、系統(tǒng)內(nèi)表層和深層的強烈混合，且都是由重力不穩(wěn)定這一物理機制引起的。與熱帶大氣和極地海洋的不穩(wěn)定形成鮮明對比的是，熱帶海洋和極地大氣相對穩(wěn)定。熱帶海洋的層結(jié)較為穩(wěn)定，因為冷水在暖水下面，形成的海洋層結(jié)重力穩(wěn)定，這一點從緯圈平均的溫度分布上可以清楚地看到。極地大氣也很穩(wěn)定，因為暖氣團在冷空氣上面，形成的大氣層結(jié)同樣重力穩(wěn)定。暖SST和熱帶大氣決定著中層大氣的狀態(tài)，與經(jīng)向環(huán)流相聯(lián)系；極地海洋混合層決定著深海水團的特征，與大洋經(jīng)圈環(huán)流相聯(lián)系。海洋中的深對流只發(fā)生少數(shù)邊緣海http://www.ldeo.columbia.edu/~v

8、isbeck/labsea/TheLabradorSeaConvectionExperiment中高緯度與熱帶海氣相互作用的不同從對流的角度看，熱帶大氣和極地海洋是不穩(wěn)定的，熱帶海洋和極地大氣相對穩(wěn)定；熱帶大氣和高緯海洋的作用非常相似，都能夠引起其子系統(tǒng)內(nèi)表層和深層的強烈混合，且都是由重力