用于厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)研究的海气耦合模式综述：中间型和混合型模式     

张荣华 《海洋与湖沼》2024,55(1):1-23

厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation, ENSO)是地球气候系统中最强的年际变率信号, 起源于热带太平洋海气相互作用过程, 并对全球的天气和气候等产生显著的影响。过去几十年来, 广泛、深入而细致的海气相互作用研究致力于发展和改进海气耦合模式以用于ENSO模拟和预测, 各种类型的海气耦合模式应运而生。经过半个多世纪的努力, ENSO数值模式及其应用已经取得了巨大进展, 包括已发展了一些高度理想化的概念(concept)模型来解释ENSO准周期性循环(包括正负反馈机制等); 同时也已发展了几类复杂程度不同的海气耦合模式并用于对ENSO的真实模拟和实时预测等研究, 尤其是已能提前6个月或更长时间对ENSO事件的发生和发展等进行有效的实时预测。其中最为复杂的模式是基于原始方程组的大气环流模式(Atmospheric General Circulation Models, AGCMs)与海洋环流模式(Oceanic General Circulation Models, OGCMs)等所组成的环流型耦合模式(Coupled General Circulation Models, CGCMs), 这类模式变量取为完全变量的形式(如总的海表温度场, 其可以分解为气候态部分和年际异常部分), 还考虑了尽可能详尽的物理过程及其参数化方案。中间型耦合模式(Intermediate Coupled Models, ICMs)是一类介于高度理想化概念模型与复杂的环流型耦合模式之间的简化模式, 其对应的控制方程组采用距平形式, 直接取大气和海洋年际异常场作为预报变量(如海表温度年际异常), 而相应的气候平均态部分则由对应的观测资料来给定; 大气与海洋模式间的耦合采用异常耦合(anomaly coupling)。混合型耦合模式(Hybrid Coupled Models, HCMs)是另一类简化的海气耦合模式, 其中海洋或大气模式有一个分量模式采用了简化的距平类模式(类似于ICMs),而另一个分量模式则采用环流型模式(General Circulation Models, GCMs); 如可采用统计的大气风应力年际异常模式与OGCM间的耦合而构建一种HCM_OGCM,也可采用简化的海洋距平类模式(如ICM中的海洋分量模式)与AGCM间的耦合而构建另一种HCM^AGCM。历史上, ICMs、HCMs和CGCMs等这几类耦合模式都在ENSO理论体系的发展、数值模拟和实时预测等方面都起到了重要作用。本文主要回顾作者与合作者所研发的ICMs和HCMs的构建、特点和应用例子等。  相似文献   

Remote effects of tropical cyclone wind forcing over the western Pacific on the eastern equatorial ocean     

张荣华  裴玉华  陈大可 《大气科学进展》2013,30(6):1507-1525

An ocean general circulation model （OGCM） is used to demonstrate remote effects of tropical cyclone wind （TCW） forcing in the tropical Pacific. The signature of TCW forcing is explicitly extracted using a locally weighted quadratic least=squares regression （called as LOESS） method from six-hour satellite surface wind data; the extracted TCW component can then be additionally taken into account or not in ocean modeling, allowing isolation of its effects on the ocean in a clean and clear way. In this paper, seasonally varying TCW fields in year 2008 are extracted from satellite data which are prescribed as a repeated annual cycle over the western Pacific regions off the equator （poleward of 10°N/S）; two long-term OGCM experiments are performed and compared, one with the TCW forcing part included additionally and the other not. Large, persistent thermal perturbations （cooling in the mixed layer （ML） and warming in the thermocline） are induced locally in the western tropical Pacific, which are seen to spread with the mean ocean circulation pathways around the tropical basin. In particular, a remote ocean response emerges in the eastern equatorial Pacific to the prescribed off-equatorial TCW forcing, characterized by a cooling in the mixed layer and a warming in the thermocline. Heat budget analyses indicate that the vertical mixing is a dominant process responsible for the SST cooling in the eastern equatorial Pacific. Further studies are clearly needed to demonstrate the significance of these results in a coupled ocean-atmosphere modeling context.  相似文献   

中地壳的水和水岩相互作用实验及其地球物理涵义   总被引：2，自引：0，他引：2       下载免费PDF全文

张荣华  张雪彤  胡书敏 《地球物理学报》2010,53(9):2244-2256

本文重点报道了高温高压下流体与流体-岩石相互作用实验结果,提供了中地壳条件下流体性质和水岩反应速率数据.这些数据有助于理解中地壳的一些地球物理现象.作者进行了25℃~435℃和22~39 MPa条件下水-岩相互作用反应动力学实验.同时,研究水在近临界区至超临界区的性质.一般地说,中地壳大致位于10(15)至25 km的深度范围.各地的地壳厚度不同,但是中地壳高导-低速层的深度范围十分相似.中地壳的顶界温度处于300℃,底界大致为450℃范围,压力高达200 MPa以上.流体-岩石相互作用实验表明:硅酸盐矿物和岩石的硅最大溶解速率出现在300℃~400℃.此时,硅酸盐矿物格架解体.通常,地壳里普遍存在水、流体.地壳构造活动导致断裂空隙、减压、流体流动.这时,有可能导致中地壳处于300℃~450℃流体的压力减低,由超临界区进入临界态、亚临界态.这会引发强烈流动的水与岩石相互作用.溶解反应导致岩层的硅淋失,硅的强烈淋失又会导致硅酸盐矿物格架解体,岩石崩塌.同时,进一步促进流体的流动.实验表明300℃~400℃下的强烈水岩相互作用促进了岩石破坏,并有可能影响岩层的地球物理性质,如高导层出现.另外,实验和理论研究表明处于300℃~400℃流体具有高电导率性质.这些水岩相互作用会使中地壳出现高导-低速层.  相似文献   

热带太平洋平均环流数值模拟   总被引：2，自引：2，他引：2  

张荣华 《海洋学报》1995,17(6):28-38

用中国科学院大气物理研究所发展的高分辨率自由表面热带太平洋环流模式(区域为南北纬30°,经纬圈方向水平分辨率分别为1°和2°,垂直方向分为不等距14层),在观测到的海表面风应力和热量及淡水通量驱动下,对热带太平洋平均环流进行了数值模拟.结果表明,模式成功地模拟了海面起伏中赤道槽、赤道脊、北赤道逆流槽及中小尺度涡旋(如棉兰老涡)系统等分布;与这些槽脊分布相对应的北赤道流,南赤道流和北赤道逆流等热带流系;对气候有重大影响的海表温度分布;次表层温跃层结构和赤道潜流等.文中特别讨论了海面起伏与模式其他变量场间的关系及其应用.  相似文献   

锡在高温气相里的迁移实验与南岭大厂 矿区100号矿体形成机制          下载免费PDF全文

张雪彤  张荣华  胡书敏 《地质学报》2014,88(4):716-735

我国著名大型锡矿大厂矿区的100号矿体是一个不规则的大脉状矿体,由质密锡铅锌矿石组成。该大脉矿体长度约1200多米。大厂矿区矿床形成过程有两个主要矿化阶段:早期锡石硫化物阶段和晚期的硫盐锡石多金属矿化阶段。矿物流体包体数据表明:早期形成于300~400℃(450℃)条件下,有高盐度流体包体与低盐度流体包体共存,流体处于从超临界流体进入近临界的气液两相不混溶区过渡阶段,有流体沸腾现象;晚期流体盐度变化小处于降温过程。而100号矿体形成于300~360℃,压力较低,仅为8.24MPa。本次研究设计一含锡溶液从超临界态进入亚临界态的气液不混溶区的实验,研究金属在气-液间再分配过程。实验模拟一个非平衡的气液分离反应动力学过程。重点研究含Sn-NaHCO3-HCl-H2O在近临界压(25~22MPa)和8~14MPa、380~300℃条件下,在亚临界态气-液两相不混溶区时相分离过程。气液分离实验是恒压降温过程。结果表明:近临界区NaHCO3-HCl-H2O的NaCl-H2O体系出现气-液(L-V)分离现象。降温远离临界点时,在V与L相里的Na、Cl浓度比:Na(V/L)、Cl(V/L)比值多数远小于1,Na、Cl主要分布在液相里。实验表明出现含Sn溶液的V-L两相分离过程,并且,Sn已在L-V间再分配,Sn(V/L)多数大于1。说明Sn多数情况下分布于气相里(贫NaCl富H2OCO2)。在380~250℃范围内NaCl-H2O-CO2体系包含的H2O-CO2体系也出现V-L两相不混溶区。实验发现H2O-CO2的L-V分离过程中,气相里HCO-3和CO2-3分布很少,CO2多。同时,锡在H2O-CO2的L-V间也存在再分配,锡分布在富CO2气体里。实验说明富CO2气体迁移锡。实验为地质解释提供依据,说明100号矿体形成于快速减压的大型裂隙条件下。在300~360℃下压力减低,使含金属流体迅速进入L-V两相不混溶区,气体快速迁移金属,快速沉积金属矿石。  相似文献   

庐江-枞阳矿集区深部结构与成矿   总被引：22，自引：1，他引：21  

董树文  高锐  吕庆田  张季生  张荣华  薛怀民  吴才来  卢占武  马立成 《地球学报》2009,30(3):279-284

为探测长江中下游成矿带庐江?枞阳白垩纪火山岩盆地和铁、硫矿集区深部构造和地壳结构, 探讨成矿深部控制条件, 作者完成了穿越火山岩盆地的深反射地震剖面(记录30 s)和罗河铁矿区浅层高分辨反射地震剖面, 揭示了矿集区全地壳精细结构, 同时开展区域构造测量和应力场反演研究, 获得了新的认识。证实“耳状”的庐?枞火山岩盆地是一个沿北东向罗河断裂向东发育的非对称火山盆地, 排除了另一半被断在西侧红层之下的判断;罗河断裂是一条切穿MOHO的深断裂, 倾向南东, 是引导地幔流体和岩浆上涌和喷发的通道;鉴别出多层界面, 火山岩?侏罗系砂岩厚约4?5 km(其中火山岩厚度约3 km), 三叠系?震旦系变形层底界深度大致18?20 km, 变质基底组成中下地壳, MOHO平缓向西北倾, 深度33?31 km;追踪郯?庐断裂带的深部产状, 陡立延伸到MOHO, 宽约10 km。  相似文献   

长江中下游某些火山岩铁矿微量元素的地球化学     

张荣华  刘隆隆  陆成庆 《地球学报》1979,1(1):83-103

<正> 一、地质概况 长江中下游发育一些中生代陆相火山岩断陷盆地。其中庐枞、宁芜和繁昌等盆地内均发现有铁矿。在铁矿体及蚀变围岩内多种微量元素,均具有明显的垂直分带现象。这种分带规律既说明了成矿条件的特点,又显示了找矿标志的意义。 庐枞盆地的罗河铁矿作为一个大型隐伏铁矿床,它的蚀变和金属原生分带,在玢岩铁矿床中更有典型意义。该盆地内的钾玄岩—粗安岩—粗面岩组合,可划分三个旋回,由早至晚,称为砖桥组、双庙组和浮山组。其中第一旋回是含矿旋回。罗河铁矿与成矿有关的是粗安岩和粗安质凝灰岩。  相似文献   

1988年反厄尼诺(La Niña)事件的数值模拟     

张荣华 《气象学报》1996,54(1):53-64

用中国科学院大气物理研究所高分辨率、自由表面热带海洋环流模式对厄尼诺/南方涛动(El/Southern Oscillation)循环中另一重要位相La Niña事件进行了数值模拟研究。模式区域为南北纬30°之间的热带太平洋,经纬圈水平方向分辨率分别为2°和1°,垂直方向分为不等距的14层;模式中考虑了盐度并引入与洋流切变和层结稳定度有关的垂直扩散参数化方案。在观测到的海表风应力、热量和淡水通量(蒸发与降水之差)驱动下,所发展的模式从1984年积分到1989年。本文给出模式对近十几年来最强的1988年La Niña事件进行数值模拟的结果,着重分析La Niña期间热带太平洋海面起伏、流场和温度场时空演变,以及La Niña和El期间变量场时空结构差别。文中还进行了模式结果和一些观测资料间的比较。  相似文献   

Seasonal　and　Extraseasonal　Predictions　of　Summer　Monsoon　Precipitation　by　Gcms   总被引：1，自引：1，他引：1  

曾庆存  袁重光  李旭  张荣华  杨芳林  张邦林  卢佩生  毕训强  王会军 《大气科学进展》1997,(2)

ＳｅａｓｏｎａｌａｎｄＥｘｔｒａｓｅａｓｏｎａｌＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎｓｏｆＳｕｍｍｅｒＭｏｎｓｏｏｎＰｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｂｙＧｃｍｓ①ＺｅｎｇＱｉｎｇｃｕｎ（曾庆存），ＹｕａｎＣｈｏｎｇｇｕａｎｇ（袁重光），ＬｉＸｕ（李旭），ＺｈａｎｇＲｏｎｇ...  相似文献   

自然资源环境保护与持续发展     

张荣华  上官铁梁 《华北地质矿产杂志》1996,11(2):274-275

自然资源环境保护与持续发展张荣华，上官铁梁（山西省晋中环境监测站）（山西大学生命科学系）１自然资源环境及其类型自然资源环境是资源形成、发展、存储和开发利用的场所，是生态系统多样性、物种多样性和遗传多样性的基础，是提供人类食物、能源、材料以及生活活动等...  相似文献