A TWO-DIMENSIONAL ENERGY BALANCE CLIMATE MODEL INCLUDING RADIATION AND ICE CAPS-ALBEDO FEEDBACK

A simplified two-dimensional energy balance climate model including the solar and infrared radiation transports, the turbulent exchanges of heat in vertical and horizontal directions and the ice caps-albedo feedback is developed The solutions show that if the atmosphere is considered as a grey body and the grey coefficient depends upon the distributions of absorption medium and cloudiness, both horizontal and vertical distributions of temperature are identical to the observation.On the other hand, comparing the models that the atmosphere is considered as a grey body with ones that the infrared radiation is parameterized as a linear function of temperature, as was considered by Budyko, Sellers(1969), then the results show that even though both of them can obtain the earth's surface temperature in agreement with the observation, the sensitiv ity of the climate to the changes of solar constant is very different. In the former case,the requirement for the ice edge to move southward from the normal 72°N to     

二维能量平衡模式中极冰对气候的影响——解的稳定性分析(一)

本文从理论上分析了二维能量平衡气候模式解的稳定性。结果表明,解的上分支,即冰界随太阳常数增加而北移的解是稳定的;而解的下分支,即冰界随太阳常数增加而南移的解是不稳定的。由于现在地球上的气候是处在解的上分支,所以可以认为,现在气候状态是稳定的。     

平均环流参数化预报的初步试验

本文提出一个对包括下垫面温度在内的未知总强迫项进行参数化作平均环流的预报方法.该参数化方案是假设未知作用力距平与流函数距平成正比,其比例系数是空间位置的函数,得到一个平均环流距平的预报方程.该方程表明,预报结果的好坏不仅取决于初始状态和动力学的考虑,还取决于环流的历史演变情况. 根据历史资料反求其比例系数,所作的平均环流距平的历史拟合结果令人满意.独立样本的预报结果比不上历史拟合的结果.试验结果还表明,如果加长历史资料的时间序列,把310天的历史资料增加到620天,则独立样本的预报结果有较大的改善,不仅有很多旬平均和月平均的个例非常成功,而且预报的半均准确率已超过一般惯性预报的水平.     

具有海—气耦合系统的能量平衡气候模式

在文[1]的基础上,假定下垫面全为海洋,大气和海洋之间存在热量交换,而海洋中只考虑热量的湍流输送过程。在这种情况下,本文指出,考虑或不考虑海洋湍流输送对全球平均纬向分布以及冰界纬度与太阳常数的依赖关系影响不大。文中还进一步分析了各种参数变化对冰界与太阳辐射依赖的敏感性,并给出了一个简单的物理解释。分析表明,当各种参数在允许范围内变动时,可以得到与实况相近的现代气候。这时,欲要出现冰河期,太阳常数应减小14—19％,不会像一维模式那样只要减小2％。说明现代气候对太阳常数的变化是处于相当稳定的状态。这是二维模式中相互制约的物理过程在起作用的结果。     

具有热力-动力耦合的二维能量平衡气候模式

本文设计了一个热力—动力耦合的理论模式,所得到温度场和运动场的平均气候状态基本上与实况接近.分析表明,温度场和速度场是相互制约的,温度分布在纬向上的不均匀形成了垂直经圈环流,此种流场又把赤道的热量往极地输送,其结果与没有运动场耦合的情况相比,可使赤道温度降低而极地温度升高. 研究模式气候对太阳常数变化的敏感性后指出,要使冰界线从现在的72°N南移到冰河期的50°N,太阳常数要减小15％左右.这在考虑或不考虑流场耦合的模式中都是差不多的.     

夏季地面温度场月预报的统计模式

用15年北半球夏季地面温度的资料分析了月平均场与该月前后一周左右的逐日平均场在时间和波数上的相关。发现越新、越靠后的日平均场与该月的平均场相关越强。用第0天外推的未来30天平均场与实况的相关比用前30天平均场作外推的相关要显著得多。由此得出结论认为各种预报方法的效果检验应与前者定义的惯性预报作比较。文中提出了几个用于作月预报的统计模式，分别用不同时间或不同波数作预报因子。其结果均使预报准确率有所提高。既用不同时间又用不同波数作预报因子的模式更为理想。文中最后讨论了一个源于动力学考虑的统计模式。近1400个月预报例子的结果与实况的平均相关系数高达0.75，显著优于惯性预报。