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LASG 全球海洋模式 (1)

ECCE Summer School. LASG 全球海洋模式 (1). 张学洪 刘海龙 LASG/IAP/CAS. 参 考 资 料 刘海龙等， 2004 ： LASG/IAP 气候系统海洋模式 ( LICOM1.0 ) 参考手册 . Zhang X.H., et al., 2000: IAP Global Ocean-Atmosphere-Land System model . Semtner, A.J., 1997, J. Comp. Phys ., 135, 149–153.

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LASG 全球海洋模式 (1)

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Presentation Transcript

  1. ECCE Summer School LASG全球海洋模式 (1) 张学洪 刘海龙 LASG/IAP/CAS

  2. 参 考 资 料 刘海龙等，2004：LASG/IAP气候系统海洋模式(LICOM1.0)参考手册. Zhang X.H., et al., 2000: IAP Global Ocean-Atmosphere-Land System model. Semtner, A.J., 1997, J. Comp. Phys., 135, 149–153. Tomczak M., and J.S. Godfrey. 2001: Regional Oceanography: An Introduction.

  3. 主要内容  为什么要发展海洋模式？  LASG 全球海洋模式简介 自由面 和“刚盖” 近似

  4. Sun .008916 9 .074074 7 .188615 Atmosphere .336077 5 .500000 .663923 .811385 3 .925926 1 .991084 1 Sea Ice 2 3 25 75 125 180 255 360 1 3 5 Ocean Land 7 500 680 900 9 1160 1455 1775 2115 2475 2850 3235 3625 4015 4405 4800 11 13 15 17 19 LASG GOALS耦合模式 (吴国雄等, 1997)

  5. ‘单独’ 大气模式的下垫面条件 大 气 TG SST 陆 地 海 洋

  6. 海、陆季节热储存能力比较 (取自Stewart, 2004；Unit: m•kg•sec)

  7. 海温方程和海表边条件

  8. 耦合气候模式中的 SST是海气相互作用的结果; 有时，海洋环流的影响处于支配地位.

  9. 海表热平衡方程 海表热通量加热≈ 平流、上翻、混合冷却

  10. 热带太平洋年平均SST(NCEP ODAS)

  11. Annual mean SST, Q (Wm-2) and DTC (m) averaged over 110-150W, 2S-2N(ECT) and 160-180E, 2S-2N (EWP) DTC: Depth of ThermoCline, estimated based on 20C isotherm

  12. 海洋模式模拟的经圈流函数 NADW AABW

  13. LASG发展全球海洋模式的目的是建立耦合气候模式进行气候研究，特别是ENSO和全球变暖的研究.LASG发展全球海洋模式的目的是建立耦合气候模式进行气候研究，特别是ENSO和全球变暖的研究.

  14. LASG全球海洋模式简介

  15. LASG全球海洋模式和耦合模式

  16. 分辨率的重要性 • 赤道潜流(EUC) • 印度尼西亚贯穿流(ITF)

  17. L20,L30T63,LICOM1.0 模拟的赤道潜流 LICOM1.0 NCEP ODAS L20,4×5 L30T63

  18. LICOM1.0: 印度尼西亚贯穿流

  19. (0-300m): 11.1(2.2); (0-400m): 12.8(2.3);(0-1200m): 19(2.2) N I 0-300m averaged temperature & current (Y=21-60)

  20. LICOM： LASG/IAP Climate system Ocean Model http://web.lasg.ac.cn/FGCM/index.htm

  21. LICOM 1.0 的动力框架

  22. LICOM 1.0 的参数化过程

  23. 模式的“热带偏差” (Tropical biases)

  24. 1.Cold bias 2. Central basin gradient 3. Poor boundaries 4. A few realistic    FGCM-0 24 CGCMs FGCM-1 14 no-adj (Latif et al., 2001)

  25. 热带太平洋年平均SST：Obs vs. Model COADS LICOM1.0 FGCM-1

  26. Upwelling and Mixing PUMP (Kessler et al., 2004)

  27. 自由面和刚盖近似 刚盖：rigid-lid

  28. 年平均海表高度(LICOM1.0, cm)

  29. ITCZ SSH, T, u, averaged over 120º-150ºW

  30. SSH, T, u, averaged over 120º-150ºW

  31. Boussinesq近似下海表高度的计算 η(x,y,t) z=0 海表高度的变化由体积守恒决定 z=-H

  32. 海表高度的预报方程 = 0 U, V : 垂直平均(正压)流速 ‘刚盖’近似~正压流无辐散.

  33. 自由面引起的表面波 H ~ 4000m →cg ~ 200 ms-1

  34. Velocities of physical phenomena which may limit the time step of a numerical integration in an atmospheric or ocean model in units of ms-1. From Bryan (1984)

  35. Courant 条件 x = 50km

  36. 两篇海洋模式设计的论文 Crowley, W.P., 1968: A Global numerical ocean model: Part I, J. Comp. Phys., 3, 111-147. (自由面模式) Bryan, K., 1969: A numerical method for the study of the circulation of the World Ocean. J. Comp. Phys.,4, 347-376.(“刚盖”近似模式)

  37. 两种处理表面波方法的比较

  38. GFDL 海洋模式 (Bryan—Cox—Semtner) MOM : Pacanowski-Griffies

  39. GM90, KPP POCM POP MOM

  40. LASG L4, 4X5 (1989) L20, 4X5 (1994) L30,T63 (1999) LICOM (2004)

  41. 小结: LASG全球海洋模式 • 起步于上世纪 80 年代末； •是最早的自由面模式之一； • 始终和耦合模式协同发展； • LICOM：eddy-permitting； • 主要误差：tropical biases； • 参数化研究亟待加强.

  42. 年平均风应力和 SST (COADS)

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