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1.
利用中尺度大气模式AREM与国际上比较成熟的海浪模式WAVEWATCH-Ⅲ进行双向耦合,应用管道通信技术建立区域中尺度大气-海浪耦合模式预报系统,充分考虑中尺度海-气间的相互作用,即大气低层风场驱动海浪并影响海浪状态变化,海浪通过与波龄密切相关的海表粗糙度和海洋飞沫来改变海气间动量、感热和潜热交换从而实现对大气的反馈.文中利用该耦合预报系统对发生在东南沿海的"威马逊"台风过程进行数值试验,重点分析海表粗糙度和海洋飞沫两个耦合因子对台风数值预报的影响.主要结论是:在台风高海况下,海浪引起的海表粗糙度和海洋飞沫的增加对台风数值预报影响均较为显著.海表粗糙度加大了海气间动量通量(摩擦作用),其阻碍台风的发展,但对台风路径预报影响不大;海洋飞沫贡献的感热和潜热为台风发展提供能量,从而使台风强度增强,降水显著增加,并使台风路径预报更加接近实况;两者共同的作用,使台风强度增强,台风路径预报也更为合理. 相似文献
2.
南海中尺度大气海浪耦合模式及其对该区一次强台风过程的模拟研究 总被引：6，自引：0，他引：6
利用中尺度大气模式MM5(V3)和第3代海浪模式WWATCH建立考虑大气-海浪相互作用的风浪耦合模式.在耦合模式中引入考虑波浪影响的海表粗糙度参数化方案,大气模式分量提供海面10 m风场驱动海浪模式分量运行,并利用海浪模式分量反馈的波龄参数计算海表粗糙度.利用耦合模式模拟南海的一次台风过程,通过3组对比试验,检验耦合模式对台风过程的模拟效果并研究大气-海浪相互作用对台风过程的影响.结果表明:耦合模式能够较好地模拟南海的台风过程,与非耦合大气模式相比,其模拟的台风强度略有增强,路径变化不大;耦合模式对台风过程中海表热通量及降水影响显著,在台风充分发展过程中,耦合模式模拟的海表热通量增强,台风螺旋雨带上尤其是台风路径的右侧,耦合模式模拟的降水强于非耦合模式;耦合模式较好地模拟了台风过程海浪场的分布和演变,与非耦合模式相比,其模拟的海浪场增强,与实际更为接近;考虑了海表粗糙度对波浪的依赖关系后,海浪场同时影响海表的动力过程和热力过程,从本次个例看,在台风发展初期,海浪对海表动力作用影响显著,其反馈作用使台风系统减弱,但在台风充分发展后,耦合系统中海表热通量增加,热力作用显著增强,海浪的反馈作用有利于台风系统的发展和维持. 相似文献
3.
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
4.
5.
利用一个海气耦合模式对台风Krovanh的模拟 总被引：5，自引：1，他引：4
采用中尺度大气模式MM5和区域海洋模式POM构造了中尺度海气耦合模式, 模拟了Krovanh (0312) 台风过程中台风－海洋相互作用, 分析了台风引起的海面降温影响台风强度的机制和海洋对台风响应的特征。试验结果显示: 考虑台风引起的海面降温使台风强度模拟有了较大改进, 模拟的台风中心气压和近中心最大风速均与实况较符合。POM模拟的海表面温度与TRMM/TMI观测的海表面温度也较为一致, 台风Krovanh在其路径右侧95 km处引起较大的海面降温, 最大降温幅度达5.8℃。与海表面温度降低相对应的是混合层深度的增加, 较大的海面降温对应较大的混合层加深, 表明大风夹卷在海表面温度的降低中起主要作用。分析表明, 台风引起的海面降温降低海洋向大气输送的潜热通量和感热通量, 特别是在台风内核区, 平均总热通量减少了32.1%。热通量的减少使得湿静力能及湿静力能径向梯度减小, 削弱了台风强度。 相似文献
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南海中尺度大气-海流-海浪耦合模式的建立及应用 总被引：3，自引：1，他引：2
考虑到我国南海特殊的战略位置和复杂的海气相互作用特征,基于中尺度大气模式(MM5)、区域海洋模式(POM)和第三代海浪模式(WW3),利用消息传递的并行编程方案,建立了适用于我国南海海区的中尺度大气-海流-海浪三元耦合模式系统,将该系统用于对南海典型台风过程的模拟研究。结果表明:耦合模式运行高效稳定,较好模拟了两次台风过程,与非耦合大气模式相比,提高了对台风路径和强度的模拟准确率;耦合模式模拟出了上层海洋对台风系统的响应特征,在台风中心附近,海面温度降低,海表流场和海浪场增强,相对于台风路径,响应具有右偏性;耦合模式中的波浪效应增强了海表应力,阻碍了台风系统的发展,增强了海面降温幅度和海流近惯性振荡的振幅。大气-海流-海浪耦合模式系统是研究南海中尺度海-气相互作用,提高南海区域气象水文预报能力的一种有效手段。 相似文献
8.
《高原气象》2012,31(1)
将海洋飞沫参数化引入到高分辨率、非静力中尺度模式中,并对0908号台风＂Morakot＂进行了数值模拟,研究了海洋飞沫对台风＂Morakot＂结构和强度的影响。结果表明：（1）不论是否考虑海洋飞沫作用,模式均能较好地模拟出台风＂Morakot＂的移动路径,说明海洋飞沫对其移动路径影响不大;（2）引入海洋飞沫参数化后,台风眼墙区域的切向风速、径向风速、垂直速度、涡度、云水混合比、雨水混合比等物理量均增强,表明飞沫对台风结构变化的影响明显;（3）海洋飞沫对台风＂Morakot＂演变的直接影响是在对流层低层,低层风速明显增大,大风速区的影响尤为显著;（4）飞沫的蒸发使台风范围内的潜热和感热通量明显增强,尤其是潜热通量,其大值区对应着台风中心附近的最大风速区。由于水汽和热量输送的增强,使台风眼壁附近的云水量与雨水量增多,因此降水强度明显增加。 相似文献
9.
海洋飞沫对台风“Morakot”结构影响的数值模拟研究 总被引：1，自引：0，他引：1
将海洋飞沫参数化引入到高分辨率、非静力中尺度模式中,并对0908号台风"Morakot"进行了数值模拟,研究了海洋飞沫对台风"Morakot"结构和强度的影响。结果表明:(1)不论是否考虑海洋飞沫作用,模式均能较好地模拟出台风"Morakot"的移动路径,说明海洋飞沫对其移动路径影响不大;(2)引入海洋飞沫参数化后,台风眼墙区域的切向风速、径向风速、垂直速度、涡度、云水混合比、雨水混合比等物理量均增强,表明飞沫对台风结构变化的影响明显;(3)海洋飞沫对台风"Morakot"演变的直接影响是在对流层低层,低层风速明显增大,大风速区的影响尤为显著;(4)飞沫的蒸发使台风范围内的潜热和感热通量明显增强,尤其是潜热通量,其大值区对应着台风中心附近的最大风速区。由于水汽和热量输送的增强,使台风眼壁附近的云水量与雨水量增多,因此降水强度明显增加。 相似文献
10.
关于亚洲夏季风爆发及北半球季节突变的物理机理的诊断分析:Ⅰ季风爆发的阶段性特征 总被引：7，自引：1，他引：6
该工作将亚洲季风区作为一个复杂的海-陆-气耦合系统,来深入考察季风区海-气、陆-气相互作用的基本事实和物理过程,探讨它们在决定亚洲季风爆发及北半球行星尺度大气环流的季节突变的物理机理。本文是系列文章的第一篇,着重研究亚洲夏季风爆发的区域性和阶段性特征,以及过渡季节热带、副热带地区海-气、陆-气相互作用的基本事实,初步分析了它们之间的联系。研究表明,热带季风对流于4月底到5月初越过赤道进入北半球,首先出现在孟加拉湾东部-中南半岛西南部地区,然后于5月中旬和6月上旬末分别出现在南海和印度半岛地区,呈阶段性爆发的特征。季风对流在孟加拉湾东部-中南半岛西南部地区爆发阶段,在大气环流变化和对流活动中心位置出现区别于南海季风和印度季风爆发的特征。通过对地表感热通量和海表潜热通量的分析,表明热带海洋上海表感热通量甚小于海表潜热通量,南海季风爆发时期印度洋上海表潜热通量显著增大,印度季风爆发后海表潜热通量的高值中心在孟加拉湾和阿拉伯海上建立起来。印度洋上低层增强的过赤道气流引起的强烈的海-气相互作用导致海表水汽的大量蒸发,并通过其输送作用,为季风对流的爆发提供了充足的水汽来源。过渡季节在副热带地区(沿27.5～37.5°N纬带上), 青藏高原和西太平洋上地(海)表感热通量和潜热通量均有迅速的季节变化性, 但趋势相反。当青藏高原上地表感热通量和潜热通量呈阶段性的显著加大, 西太平洋上海表感热通量和潜热通量迅速减小。这种大陆和海洋对大气加热的显著的季节化的差异, 影响着大气环流的季节转变。 相似文献
11.
V.K. Makin 《Boundary-Layer Meteorology》1999,91(1):127-134
Both mean and wave-induced motions generate turbulence in the air flow above sea waves. Assuming a local balance between production of turbulent kinetic energy and its dissipation, an explicit relation for the heat exchange coefficient CH is obtained. It is shown that CH follows a square-root dependence on the drag coefficient CD. However, the proportionality coefficient appears to depend on the sea state, expressed in terms of the coupling parameter. Dependence on the sea state suppresses the CD1/2 wind-speed dependence, and results in a marginal increase of CH with increase in the wind speed. 相似文献
12.
The impact of air-flow separation from breaking dominant waves is analyzed.This impact results from the correlation of the pressure drop with theforward slope of breaking waves. The pressure drop is parameterized via thesquare of the reference mean velocity. The slope of breaking waves isrelated to the statistical properties of the wave breaking fronts describedin terms of the average total length of breaking fronts. Assuming that thedominant waves are narrow and that the length of breaking fronts is relatedto the length of the contour of the breaking zone it is shown that theseparation stress supported by dominant waves is proportional to thebreaking probability of dominant waves. The breaking probability of dominantwaves, in turn, is defined by the dominant wave steepness. With thedominant wave steepness increasing, the breaking probability is increasedand so does the separation stress. This mechanism explains wave age (youngerwaves being steeper) and finite depth (the spectrum is steeper in shallowwater) dependence of the sea drag. It is shown that dominant waves support asignificant fraction of total stress (sea drag) for young seas due to theair-flow separation that occurs when they break. A good comparison of themodel results for the sea drag with several data sets is reported. 相似文献
13.
Aerodynamic roughness of the sea surface at high winds 总被引：2，自引：0，他引：2
The role of the surface roughness in the formation of the aerodynamic friction of the water surface at high wind speeds is
investigated. The study is based on a wind-over-waves coupling theory. In this theory waves provide the surface friction velocity
through the form drag, while the energy input from the wind to waves depends on the friction velocity and the wind speed.
The wind-over-waves coupling model is extended to high wind speeds taking into account the effect of sheltering of the short
wind waves by the air-flow separation from breaking crests of longer waves. It is suggested that the momentum and energy flux
from the wind to short waves locally vanishes if they are trapped into the separation bubble of breaking longer waves. At
short fetches, typical for laboratory conditions, and strong winds the steep dominant wind waves break frequently and provide
the major part of the total form drag through the air-flow separation from breaking crests, and the effect of short waves
on the sea drag is suppressed. In this case the dependence of the drag coefficient on the wind speed is much weaker than would
be expected from the standard parameterization of the roughness parameter through the Charnock relation. At long fetches,
typical for the field, waves in the spectral peak break rarely and their contribution to the air-flow separation is weak.
In this case the surface form drag is determined predominantly by the air-flow separation from breaking of the equilibrium
range waves. As found at high wind speeds up to 60 m s−1 the modelled aerodynamic roughness is consistent with the Charnock relation, i.e. there is no saturation of the sea drag.
Unlike the aerodynamic roughness, the geometrical surface roughness (height of short waves) could be saturated or even suppressed
when the wind speed exceeds 30 m s−1. 相似文献
14.
对欧亚大陆冬季地表温度南北反相的时空分布特征及机理的分析结果表明,欧亚大陆冬季地表温度约以55°N为界存在南北反相变化特征。1961~2015年欧亚大陆冬季地表温度变化具有显著的年际和年代际变化特征;年代际尺度上,北半球行星波"冬三"分布型变化与欧亚大陆地表温度南北反相变化密切联系。冬季欧亚地表温度南北反相变化存在明显的季节内转变。滤除年代际信号和全球变暖趋势后,欧亚大陆冬季地表温度与秋季北极海冰面积之间存在显著相关;北极海冰面积减小是欧亚、尤其中亚地区冬季地表温度降低的主要外强迫因素之一;同期北大西洋"三极子"和欧亚大陆冬季地表温度南北反相变化在年际尺度上存在显著相关。 相似文献
15.
On the contribution of Rossby waves driven by surface buoyancy fluxes to low-frequency North Atlantic steric sea surface height variations 
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下载免费PDF全文 Peter Kowalski 《大气和海洋科学快报》2022,15(3):100153
Previous studies have shown that wind-forced baroclinic Rossby waves can capture a large portion of low-frequency steric sea surface height (SSH) variations in the North Atlantic. In this paper, the classical wind-driven Rossby wave model derived in a 1.5-layer ocean is extended to include surface buoyancy forcing, and the new model is then used to assess the contribution from buoyancy-forced Rossby waves to low-frequency North Atlantic steric SSH variations. Buoyancy forcing is determined from surface heating as freshwater fluxes are negligible. It is found that buoyancy-forced Rossby waves are important in only a few regions belonging to the subtropical-to-midlatitude and eastern subpolar North Atlantic. In these regions, the new Rossby wave model accounts for 25%–70% of low-frequency steric SSH variations. Furthermore, as part of the analysis it is also shown that a simple static model driven by local surface heat fluxes captures 60%–75% of low-frequency steric SSH variations in the Labrador Sea, which is a region where Rossby waves are found to have no influence on the steric SSH. 相似文献
16.
WAVEWATCHIII模式在渤海海浪预报的应用与检验 总被引：2，自引：0，他引：2
大连黄海、渤海海浪数值预报系统采用WAVEWATCHIII模式进行海浪预报,预报产品包括48 h内浪高、周期、浪向的逐3 h预报,并对其进行检验。结果表明：WAVEWATCHIII模式对渤海中部浪高模拟较好,浪高预报TS为71.7 %,对近岸海区浪高模拟相对差些。个例的检验表明,浪高最大值模拟较好,模拟浪高最大值出现的时间与实况基本吻合,浪高变化趋势预报也较好。AVEWATCHIII模式对两个周期个例进行检验,预报误差最低可达到0.17 s,预报效果较好。 相似文献
17.
为了利用人工增雨技术合理开发六盘山地区空中水资源,首先需要了解该地区水汽场、地形对当地降水的影响和空中水资源的特征及典型降水过程中云系的降水效率。本文采用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)发布的高时空分辨率ERA5再分析数据集和中分辨率成像光谱仪(MODIS)数据,通过统计分析研究了该地区水汽的输送、地形强迫作用下的辐合抬升状况和地形云参量特征,并分别利用WRF模式数值模拟的输出结果和ERA5再分析数据,估算2016~2017年夏季自西向东移经该山区的多次混合降水云系的水凝物降水效率。研究结果表明:位于西北地区东部的六盘山地区具有较为丰沛的大气可降水量和更强的水汽输送。受亚洲季风影响,夏季偏南风向六盘山地区输送了丰沛的水汽,山区成为相对湿度高值区;春、夏、秋季午后山区云量(CF)达70%及以上,夏季云水路径(CWP)和云光学厚度(COT)均明显大于周边地区。在夏季降水过程中,地形引起的动力场对降水有明显的影响,在日降水量5 mm以上强度的过程中,气流遇迎风坡地形产生明显辐合抬升,且辐合抬升越强时降水强度越大。夏季典型降水系统中,山区水凝物降水效率平均约为48.1%,空中还有较大部分的水凝物未能成为降水。因此作为水源涵养地的六盘山地区夏季空中水资源相对丰富而降水量不足,空中水资源具有一定开发空间。 相似文献
18.
在前文［１］的基础上，进一步研究当海表温度存在经圈方向不均匀分布或偏离气候状态（距平）时，改变水分收支平衡及边界层的湿度辐合这一物理过程对Ｍａｄｄｅｎ－Ｊｕｌｉａｎ振荡的可能影响。结果表明，它对修正的Ｋｅｌｖｉｎ波和Ｒｏｓｓｂｙ波的传播性质影响不大。但当海表温度为正距平时，修正后东传Ｋｅｌｖｉｎ波振幅不稳定增长到ｅ倍的时间约减小了１４．５％，其不稳定增长率随着热源特征宽度的增加而增加，当特征宽度为２倍Ｒｏｓｓｂｙ变形半径时，不稳定增长率达极大，但当特征宽度继续增大时，其不稳定增长率又将减小。当海表温度为负距平时，修正后东传Ｋｅｌｖｉｎ波振幅不稳定增长到ｅ倍的时间约增加２０％，其不稳定增长率随着冷源特征宽度的增加而减小，当特征宽度为２倍Ｒｏｓｓｂｙ变形半径时，其不稳定增长率达极小，此后；随着特征宽度的增加其不稳定增长率随之增加，但始终小于无海表温度异常的情形。经圈尺度较小的那支修正的Ｒｏｓｓｂｙ波除波长极长的波段外，波仍是阻尼的；而经圈尺度较大的那支修正的Ｒｏｓｓｂｙ波，在短的波段内仍是不稳定增长的。 相似文献
19.
为了分析热带海气耦合系统中不稳定扰动究竟由哪种自由波占主导地位，根据本文第I部分提出的热带海气耦合模式，讨论了取耦合系统中不同的径向模时耦合波的性质，即分别讨论了大气长Rossby波和海洋长Rossby波、大气Kelvin波和海洋长Rossby波、大气长Rossby波和海洋Kelvin波的耦合波以及考虑了大气和海洋中所有这些波动时耦合波的性质。结果指出，这些耦合波对海气耦合模式中参数的取值很敏感，不同的参数可以产生性质不同的耦合波。本文的结果也说明了海气耦合系统的性质与热带大气的性质和结构有很大关系。 相似文献
20.
A coupled atmosphere-ocean-sea ice model is applied to investigate to what degree the area-thickness distribution of new ice formed in open water affects the ice and ocean properties. Two sensitivity experiments are performed which modify the horizontal-to-vertical aspect ratio of open-water ice growth. The resulting changes in the Arctic sea-ice concentration strongly affect the surface albedo, the ocean heat release to the atmosphere, and the sea-ice production. The changes are further amplified through a positive feedback mechanism among the Arctic sea ice, the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), and the surface air temperature in the Arctic, as the Fram Strait sea ice import influences the freshwater budget in the North Atlantic Ocean. Anomalies in sea-ice transport lead to changes in sea surface properties of the North Atlantic and the strength of AMOC. For the Southern Ocean, the most pronounced change is a warming along the Antarctic Circumpolar Current (ACC), owing to the interhemispheric bipolar seasaw linked to AMOC weakening. Another insight of this study lies on the improvement of our climate model. The ocean component FESOM is a newly developed ocean-sea ice model with an unstructured mesh and multi-resolution. We find that the subpolar sea-ice boundary in the Northern Hemisphere can be improved by tuning the process of open-water ice growth, which strongly influences the sea ice concentration in the marginal ice zone, the North Atlantic circulation, salinity and Arctic sea ice volume. Since the distribution of new ice on open water relies on many uncertain parameters and the knowledge of the detailed processes is currently too crude, it is a challenge to implement the processes realistically into models. Based on our sensitivity experiments, we conclude a pronounced uncertainty related to open-water sea ice growth which could significantly affect the climate system sensitivity. 相似文献