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1.
全球海洋模式对CFC-11分布的初步模拟研究 总被引：3，自引：2，他引：3
使用中国科学院大气物理研究所(IAP)三十层全球海洋模式(L30T63)研究了CFC-11在全球海洋中的吸收和分布,初步讨论了决定其分布特征的可能因素.该模式采用自由表面结构和Gent-McWilliams中尺度示踪物参数化方案.通过对控制试验得到的CFC-11模拟结果分析可知,CFC-11海表浓度受温度影响显著,其分布形状大致与温度相似,但梯度相反.通量的分布受温度影响很大,且表现出很明显的季节变化特征,如不饱和区一般出现在冬季海区的中层水形成处或者强对流混合存在的区域.另外,对CFC-11的模拟结果与三个大洋的五个断面航测资料做了对比,发现模拟结果与观测资料吻合较好,能比较清楚地反映CFC-11输送与等密度面垂直分布以及环流场的密切关系,如在南大洋50°S以北至35°S以南等密度面的向下加深区是CFC-11的主要贮存区等.与大多数前人的工作相比,该模拟结果较好地反映了CFC-11在南大洋的分布特征.从这些反映出该模式对于大洋十年尺度物质交换与海洋内部输送的模拟是比较准确的. 相似文献
2.
本文选用中国科学院大气物理研究所全球海洋模式(LICOM),对中尺度涡旋参数化方案(GM90方案)中等密度扩散系数和等密度面厚度扩散系数(统称为涡旋扩散系数Aρ)对物理场及CFC-11(一氟三氯甲烷)分布的影响进行了研究。本文做了两个试验,即涡旋扩散系数采用常系数方式(对照试验)和采用在非绝热层以下Aρ随海洋浮力频率垂直变化的参数化方案(浮力试验)。模拟结果表明,依浮力频率垂直变化的方案对模式物理场的模拟能力有一定程度的提升,如南极绕极流的输送强度比常系数方案增大了约20%~30%,与观测事实更接近;浮力试验对对照试验中过强的南极中层水有一定的削弱作用,使得模式对南大洋高纬次表层位密度的模拟有一定的改善。稍有不足的是,浮力试验对南极底层水也有一定的削弱,使得2000~3000 m深度位密度模拟较常系数方案偏低。通过对CFC-11分布、存储以及输送的研究发现,次网格参数取值的不同对南大洋CFC-11模拟情况有较大影响。浮力试验加大了南北高纬CFC-11海表的吸收通量,对南极大陆周边海域向南大洋主储藏区(34°S~60°S)的CFC-11输送能力有一定的增强,使得南大洋对CFC-11储藏量增大,大部分海区与观测资料更接近。通过CFC-11断面分析,浮力试验对南大洋上层海洋位密度模拟的改善使得CFC-11垂直结构与观测更接近。 相似文献
3.
为了评估美国地球物理流体动力学实验室（GFDL）模式模拟海洋通风的能力,利用GFDL的物理气候系统模式和地球系统模式（GFDL-ESM2G、GFDL-ESM2M、GFDL-CM3）模拟海洋中CFC-11（一氟三氯甲烷,CCl3F）的资料,对CFC-11的海面浓度分布、单位面积水柱总量、全球总物质的量、最大穿透深度以及在大西洋、太平洋、南大洋的垂直剖面的特征进行了分析。本文将GFDL模拟结果与盐度、海温、CFC-11的观测资料比较,得到了如下重要结论：GFDL模式模拟的CFC-11海面高值中心集中在高纬度,如北大西洋、西北太平洋,但是在南大洋罗斯海、威德尔海模拟结果比观测值低了1.5 pmol·kg-1,这是CFC-11的溶解度与海面温度成负相关造成的,即随海面温度升高,CFC-11的溶解度降低;GFDL模拟的全球海洋中CFC-11总物质的量都比观测值高,尤其是CM3的模拟结果比观测高22.9%,GFDL模式平均值高于观测15.6%。通过对北太平洋46°N、北大西洋24°N和南大洋65°S的纬向断面的分析表明,目前GFDL模式在模拟一些重要水团时还有一定的改进空间,比如GFDL在24°N断面1 000 m以下模拟CFC-11浓度极大值位置过深。 相似文献
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热带气旋过程中海-气界面热量交换 总被引：4，自引：1，他引：3
为探索热带气旋与海洋相互作用,采用国家海洋局南海分局Marex(马瑞克斯)数据浮标实测资料,计算了1986年南海的7个热带气旋海气界面热量交换值.结果表明:热带气旋海气界面热量交换强烈,主要贡献来自潜热通量;热带气旋环流内水温、气温均是下降趋势,气温下降更为明显;夏季热带气旋环流内,感热通量会出现负值,海面有效反射辐射通量出现减弱现象;秋季热带气旋环流内,感热通量和海面有效反射辐射通量显著加强;在热带气旋环流内,海面吸收的短波辐射通量均出现减弱现象;热带气旋环流内受到冷空气影响时,感热变得相当重要,热带气旋表现为对海洋的响应为主. 相似文献
5.
海洋飞沫对热带气旋影响的数值试验 总被引：3，自引：0，他引：3
将最新版的Andreas海洋飞沫通量参数化方案与中尺度大气模式MM5V3耦合,对0514号热带气旋Nabi进行数值模拟,探讨海洋飞沫蒸发对热带气旋发展和演变的影响.模拟结果表明,考虑海洋飞沫的作用后,热带气旋范围内(气旋中心附近600 km左右范围内)的潜热和感热通量明显增强,尤其是潜热通量,最大值可提高35%～80%,潜热通量的大值区对应热带气旋眼墙处的最大风速区.无论是否考虑海洋飞沫作用,模式均能较好地模拟出热带气旋Nabi的移动路径,但考虑飞沫作用后,由于飞沫对海气界面通量交换的贡献,使得模拟热带气旋中心的最低海平面气压降低,最大风速增强,暖心结构更加明显. 相似文献
6.
评估了中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体动力学数值模拟国家重点实验室海洋环流模式L30T63和海气耦合模式FGCM 0模拟的热带太平洋年平均状态 ,资料取自L30T63由观测的大气强迫驱动的Control试验、由NCARCCM3大气强迫驱动的Spinup试验、以及相应的海气耦合模式FGCM 0。主要的结论是 :( 1 )在“准确”的海表强迫下 ,Control模拟的海面温度和温跃层与观测结果相当接近 ,模式的固有误差是赤道冷舌过分西伸和东南太平洋温跃层偏浅。 ( 2 )Spinup能模拟出合理的热带太平洋上层海洋环流 ,但存在两个问题 ,即 :暖池区海面温度显著偏高、沿赤道的梯度过大 ;赤道温跃层偏浅、东西向坡度偏小 ,它们分别与CCM3提供的海表短波辐射通量和风应力的系统误差有关。这两个问题很可能是海气耦合模式FGCM 0运行初期误差迅速发展的重要原因。 ( 3)FGCM 0模拟的赤道暖池区上层 1 0 0m的平均温度比观测低 3℃。分析表明FGCM 0夸大了暖池区海洋动力过程的降温作用 ,使得模拟的“暖池”在一定程度上具有冷舌的属性。FGCM 0模拟的热带南太平洋温跃层比观测结果偏浅数十米到 1 0 0m ,以致赤道两侧的上层海洋温度分布趋于对称 ,成为“doubleITCZ”现象在上层海洋中的表现。风应力旋度的系统误差和垂直混合随深度衰减过快 相似文献
7.
POM对南海海温年变化的模拟 总被引：7，自引：3，他引：4
将Internet上的美国普林斯顿大学海洋模式（POM）改造为能够模拟南海（SCS）海洋要素的模式。在POM中,加入了真实的南海海底地形,使用了误差扣除的压力梯度计算方法,引进了海气界面上热通量计算方案,增加了前置和后置处理程序,使模式能够根据研究目的,模拟和预测海洋要素的时间变化及空间分布。利用改造后的POM模拟了南海海温的年变化,并进行了详细的分析和讨论。结果表明,改造后的POM可较好地模拟出南海海温的年变化特征,其模拟性能随季节而有不同。文中对模拟中存在的不足之处也进行了讨论。 相似文献
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南海土台风生成及发展过程海气热通量交换特征 总被引：3，自引：1，他引：2
利用1985—2007年西北太平洋热带气旋(TC)资料,定义生成于南海范围内并且发展强度达到热带风暴(TS)等级及以上的热带气旋为南海土台风,统计了南海土台风的季节演变特征,发现南海生成的TC约有68%发展成为土台风,其强度普遍较弱且与TC生成纬度和路径均有关。其频数的季节变化呈双峰结构,5月和7—9月是南海土台风的高发期。结合同期美国伍兹霍尔海洋研究所的1 °×1 °客观分析海气通量(WHOI_ OAFlux)日平均资料,分析了南海土台风生成及发展各阶段的海气热通量分布特征。结果表明:南海土台风形成过程中,海洋向大气释放的热通量逐日递增,台风眼南侧的海洋为台风形成提供主要能量来源,随着台风发展热通量高值区都沿顺时针方向向台风北侧传播,体现了台风外围涡旋罗斯贝波的能量频散特征,土台风形成后,热通量的加强不再明显。在土台风整个形成及发展过程中,净热通量、潜热通量和感热通量三者的变化较为一致,以潜热对净热的贡献为主,最大热量交换位于台风移动方向的南半圆,可能与南海西南季风作用有关。 相似文献
9.
氚（3H）作为一种重要的被动示踪物,经常被用于研究海洋中的物理过程及评估海洋环流模式的模拟性能。使用一个全球海洋环流模式（LICOM）来研究氚在海洋中的分布、存储和输送。模拟的全球氚通量表明,1975年之前氚主要由海气交换输入海洋,特别是在1963年,氚的气体交换输入约为降水输入的2.5倍,1975年之后两种方式的氚输入通量都大幅减少。比对GEOSECS（Geochemical Ocean Sections Study,1972～1978年）和WOCE （World Ocean Circulation Experiment,1989～1995年）大洋观测计划期间的观测资料发现,我们的模式很好地模拟出了氚的海表分布、水柱总量、经向分布以及次表层的高值信号,主要缺点在于模拟的氚向深层的穿透不足,特别是在全球的两个副热带地区,表现尤为明显,氚输入函数的不确定性和模式物理场描述的不足可能是造成误差的主要原因。模式给出的海洋中氚储存总量的结果与基于观测得到的结果比较吻合,如北太平洋海区：1973～1974年模拟结果约为20.4 kg,相同期间观测估计值为21.1±4.7 kg,1989～1995年模拟结果为20.7 kg,相同期间观测估计值为23.4±2.0 kg。氚在等密度面上高低纬的侧向通风明显,模式成功模拟出氚从中高纬的海表进入,沿等密度面向低纬的次表层输送,又经大洋环流和扩散分别向南半球和高纬输送的过程。 相似文献
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采用2009—2013年CFSR(Climate Forecast System Reanalysis)大气和海洋再分析资料对黄海海气间热量通量和动量通量的特征进行统计分析,并通过FVCOMSWAVE浪流耦合模式对典型寒潮过程中风浪的影响效果进行模拟研究与对比分析。统计结果显示,通量受海表大风、海气温差及海洋环流等因子影响,秋冬季节强烈,春夏季节相对较弱,在寒潮活跃的冷季该海域的海流处于弱流期,风浪对海面通量的作用明显增强。海温特征也显示冷季的不稳定性显著强于暖季,因此该海域冷季具有更强的海气热量通量。沿岸站点的比较显示,南部吕泗站面向更开阔的东海海域,其平均波高高出北部20%左右。这与沿海南部通量强于北部特征对应。数值模拟显示,在寒潮过程中,海气界面热量通量和动量通量输送比多年月平均状态显著增强,动量通量增大1~5倍,热量通量增大1~6倍。寒潮过程入海冷锋走向、强度、移动方向显著影响海面热量通量和动量通量大值区的分布。偏北路寒潮纬向型冷锋入海,其强度东部大于西部,造成通量大值区形成在黄海东北部,而偏西路寒潮经向型冷锋入海,其强度南部大于北部,造成通量大值区形成在黄海南部。同时偏北路径寒潮强度大于偏西路径,海气动量通量响应较偏西路径强约25%,热量通量强约50%。耦合风浪作用的模拟显示,海气间热量通量和动量通量明显增大,对不同强度风浪,浪高增加1.5倍,动量通量最大值增大约2倍,热量通量增大10~160 W/m2;浪高减弱至0.5倍,动量通量最大值则减弱约40%,热量通量减小10~55 W/m2。冷锋及其驱动的风浪强烈影响区域海气通量时空特征。 相似文献
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1. Introduction Ocean General Circulation Models (OGCMs) arekey tools in the assessment of the future ocean up-take of atmospheric greenhouse gases and heat. Fur-thermore, whereas nature experiences one realisationof the climate state, climate models can be used as alaboratory to produce a multitude of climate realisa-tions, and by that contribute to the understanding ofthe variability and stability properties of the system.It is, in this respect, crucial to evaluate the climatemodels ag… 相似文献
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Influences of Climate Change on the Uptake and Storage of Anthropogenic CO2 in the Global Ocean 
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下载免费PDF全文 A global ocean general circulation model, called LASG/IAP Climate system ocean model (LICOM), is employed to study the influence of climate change on the uptake and storage of anthropogenic CO 2 in the global ocean. Two simulations were made: the control run (RUN1) with the climatological daily mean forcing data, and the climate change run (RUN2) with the interannually varying daily mean forcing data from the NCEP (National Centers for Environmental Prediction) of the US. The results show that the simulated distributions and storages of anthropogenic dissolved inorganic carbon (anDIC) from both runs are consistent with the data-based results. Compared with the data-based results, the simulations generate higher anDIC concentrations in the upper layer and lower storage amount of anDIC between the subsurface and 1000-m depth, especially in RUN1. A comparison of the two runs shows that the interannually varying forcing can enhance the transport of main water masses, so the rate of interior transport of anDIC is increased. The higher transfer rate of anDIC in RUN2 decreases its high concentration in the upper layer and increases its storage amount below the subsurface, which leads to closer distributions of anDIC in RUN2 to the data-based results than in RUN1. The higher transfer rate in RUN2 also induces larger exchange flux than in RUN1. It is estimated that the global oceanic anthropogenic CO 2 uptake was 1.83 and 2.16 Pg C yr 1 in the two runs in 1995, respectively, and as of 1994, the global ocean contained 99 Pg C in RUN1 and 107 Pg C in RUN2 of anDIC, indicating that the model under the interannually varying forcing could take up 8.1% more anthropogenic carbon than the model under the climatological forcing. These values are within the range of other estimates based on observation and model simulation, while the estimates in RUN1 are near the low bound of other works. It is estimated that the variability of root mean square of the global air-sea anthropogenic carbon flux from the simulated monthly mean results of RUN2 with its seasonal cycle and long-term trend removed is 0.1 Pg C yr 1 . The most distinct anomalies appear to be in the tropical Pacific Ocean and the Southern Ocean. 相似文献
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Vinu Valsala Hayyan M. Alsibai Motoyoshi Ikeda Shamil Maksyutov 《Climate Dynamics》2011,36(7-8):1435-1452
The global ocean Chlorofluorocarbon (CFC-11) was simulated in an offline model driven by re-analysis ocean currents in order to identify the mechanisms of interannual to interdecadal variability of air?Csea CFC fluxes. The model was forced with the observed anthropogenic perturbations of atmospheric CFC-11 from the post industrial period (1938) following the OCMIP-II flux protocols along with the observed winds from 1960 to 1999 in the formulation of surface gas exchanges. The model ocean CFC-11 inventories, at the end of 1990s, accounted approximately 1% of the total atmospheric CFC-11, which is consistent with the corresponding observations. The mid-to-high latitude oceans were venue for strong (weak) oceanic sinks (sources) of CFC-11 during the winter (summer) months. The Southern Ocean (south of 40°S) and the North Atlantic (north of 35°N) provided two largest sinks of CFC-11, through which 31.4 and 14.6% of the global ocean CFC-11 entered, respectively. The eastern tropical Pacific Ocean exhibited large interannual variability of CFC-11 flux with a strong (weak) sink during La Ni?a (El Ni?o) years and represented 36% of the global CFC-11 flux variability. The North Atlantic and Southern Ocean were found as regions of large sink efficiency: a capacity to sink more CFC than outsource, although it reduced by 80 and 70%, respectively, in the last 40?years compared to 1960. The sink to source ratio of global ocean CFC-11 fluxes were reduced from 90 to 50% in the last 40?years. This indicates a saturation of CFC in the above-thermocline subsurface that makes the upper ocean less efficient in absorbing CFC in recent decades. A positive trend in CFC sink is now limited to the Southern Ocean, central tropical Pacific and western boundary current regions which possess active upwelling of old water with long time since last atmospheric contact. However, a globally averaged trend was a reduced CFC-11 sink, by emitting 30% of the total ocean CFC-11 that was absorbed during last 40?years. 相似文献
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By TOBIAS NAEGLER 《Tellus. Series B, Chemical and physical meteorology》2009,61(2):372-384
Oceanic excess radiocarbon data is widely used as a constraint for air–sea gas exchange. However, recent estimates of the global mean piston velocity 〈 k 〉 from Naegler et al., Krakauer et al., Sweeney et al. and Müller et al. differ substantially despite the fact that they all are based on excess radiocarbon data from the GLODAP data base. Here I show that these estimates of 〈 k 〉 can be reconciled if first, the changing oceanic radiocarbon inventory due to net uptake of CO2 is taken into account; second, if realistic reconstructions of sea surface Δ14 C are used and third, if 〈 k 〉 is consistently reported with or without normalization to a Schmidt number of 660. These corrections applied, unnormalized estimates of 〈 k 〉 from these studies range between 15.1 and 18.2 cm h−1 . However, none of these estimates can be regarded as the only correct value for 〈 k 〉 . I thus propose to use the 'average' of the corrected values of 〈 k 〉 presented here (16.5 ± 3.2 cm h−1 ) as the best available estimate of the global mean unnormalized piston velocity 〈 k 〉 , resulting in a gross ocean-to-atmosphere CO2 flux of 76 ± 15 PgC yr−1 for the mid-1990s. 相似文献
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An ocean biogeochemistry model was developed and incorporated into a global ocean general circulation model (LICOM) to form an ocean biogeochemistry general circulation model (OBGCM). The model was used to study the natural carbon cycle and the uptake and storage of anthropogenic CO2 in the ocean. A global export production of 12.5 Pg C yr-1 was obtained. The model estimated that in the pre-industrial era the global equatorial region within 15o of the equator released 0.97 Pg C yr-1 to the atmosphere, which was balanced by the gain of CO2 in other regions. The post-industrial air-sea CO2 flux indicated the oceanic uptake of CO2 emitted by human activities. An increase of 20－50 mol kg-1 for surface dissolved inorganic carbon (DIC) concentrations in the 1990s relative to pre-industrial times was obtained in the simulation, which was consistent with data-based estimates. The model generated a total anthropogenic carbon inventory of 105 Pg C as of 1994, which was within the range of estimates by other researchers. Various transports of both natural and anthropogenic DIC as well as labile dissolved organic carbon (LDOC) were estimated from the simulation. It was realized that the Southern Ocean and the high-latitude region of the North Pacific are important export regions where accumulative air-sea CO2 fluxes are larger than the DIC inventory, whereas the subtropical regions are acceptance regions. The interhemispheric transport of total natural carbon (DIC+LDOC) was found to be northward (0.11 Pg C yr-1), which was just balanced by the gain of carbon from the atmosphere in the Southern Hemisphere. 相似文献
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1998年SCSMEX期间南海夏季风海气交换的主要特征 总被引：12，自引：1，他引：11
根据1998年“南海季风试验（SCSMEX）”强化观测期间“实验3号”和“科学1号”科学考察船船基大气海洋自动观测系统两点连续观测的大气、海洋资料,使用考虑到风速和大气层结影响的整体输送公式计算海-气间的湍流通量交换。根据计算结果分析南海夏季风期间海表大气要素和海温日均值的逐日变化、海洋向大气输送的潜热通量和感热通量以及大气向海洋输送的动量通量等。结果表明：这次夏季风于5月21日从南海南部开始爆发,然后向北部扩展全面爆发。夏季风期间南海南部和南海北部的大气、海洋结构和海气交换特征等都有明显差别。此外,海表温度的变化除了与太阳总辐射有关外,主要是与海洋向大气输送的潜热通量变化有关,对本次夏季风发生较晚、强度较弱作了海-气交换的物理解释,并与1992～1993年西太平洋热带海域西风爆发过程作了比较。 相似文献
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海洋对人为CO2吸收的三维模式研究 总被引：4，自引：0，他引：4
文中用包含海洋化学过程和一个简单生物过程的三维碳循环模式模拟了海洋对大气CO2 的吸收 ,并分析了碳吸收的纬度分布。模拟工业革命以来海洋对大气 CO2 的吸收表明 :海洋碳吸收再加上大气 CO2 的增加只占由化石燃料燃烧、森林砍伐和土地利用的变化而释放到大气中的 CO2 的 2 /3。1 980～ 1 989年期间海洋年平均吸收 2 .0 5Gt C。海洋人为 CO2 的吸收有明显的纬度特征。模式计算的海洋 CO2 的吸收在总量与纬度分布上与观测结果比较相符。 相似文献