一种计算海流速度的大气-海洋三层模式

为了在考虑到(1)产生海流的大气作用;(2)湍流粘滞系量值是计算的而不是假设的;(3)海洋具有实际可变的而非常量的深度等情况下,较易地计算出特别是铅直坐标函数的海流速度,本文提出一种大气-海洋三层模式。近似中性层结状态的大气被考虑是两个层的组合,第一层是紧贴海面的湍流边界层,第二层是位于第一层之上的Ekman层。仅考虑铅直湍流的海洋,被看成是从海面到海底的一整层。海面风应力分布和海洋中海水密     

卫星SAR图像的海洋大气边界层特征参数的反演

针对中国南海ERS-2／SAR三维对流涡旋图像,分别利用Young的协方差方法和惯性子域方法,反演了对流海洋大气边界层高度、海洋大气边界层垂直对流尺度速度、表面浮力通量、Obukhov长度、稳定性校正后的海面风速和海面风速稳定性校正因子。结果表明,2种反演方法的结果符合较好,在一定程度上说明利用协方差方法和惯性子域方法从卫星SAR图像反演海洋大气边界层参数的有效性。     

海面状态参数化对海上大气边界层数值模拟的影响研究

由于海上大气边界层的下垫面是复杂多变的海面,因此海面状态的参数化对海上大气边界层数值模拟起到十分关键的作用.采用高分辨率的大气边界层模式进行敏感性试验研究,讨论了不同海面参数化方案对海上大气边界层数值模拟产生的影响.结果表明:几种海面粗糙度参数化方案在中低风速下模拟垂直结构主要的差异出现在边界层和自由大气分界面上;考虑...     

简单海-气边界层模式中的埃克曼流动Ⅰ——无限深海的情形

近十余年来,海洋和大气相互作用这一课题日益受到人们的关注。从海-气边界层结构以及通过海面的物理量和化学量输送机制的研究到大尺度海洋和大气相互作用的研究都取得了可喜的成果。此外,还从海洋和大气相互作用的观点探索了风暴潮预报的新的可能途径[2]。然而,由于问题的复杂性,通过海面以及海-气边界层的物理量的小尺度输送机制迄未得到澄清,企图从本质上改善大尺度海洋和大气相互作用的理论是不现实的。     

近海区域海气温差对海气动量交换的影响

本文将海面上的大气边界层简化为水平平板上湍流边界层的混合对流问题,并考虑大气与海浪之间的动量交换,计算出海面上风速、海气温差和风区等诸因素对海气动量输运的影响.边界层计算需用的湍流模式采用包含浮力效应的混合长模式,在考虑海浪作用的计算中采用理论与半经验公式相结合的方法.我们发现在有限风区情况下(刮离岸风的近海区域),风区会显着影响不同海气温差下海气动量交换过程,这一点在以往的研究中从未涉及到.     

海洋边界层内风、浪相互作用研究进展

鉴于海洋边界层内风、浪相互作用在海洋、大气研究中的重要意义,本文较详细地回顾、总结了国内外有关海洋边界层风、浪相互作用的研究进展：由最初的关于风应力和空气动力粗糙长度的统计研究发展到后来的利用模式探讨海洋边界层的结构和风、浪耦合机制。最后简单讨论了风、浪耦合研究中存在亟待解决的问题以及未来的研究前景。     

海—气相互作用与海流、风暴潮

从方法论上说,除潮汐以外,通常在处理海洋动力学问题时,大多撇开海洋对大气的影响,强调大气对海洋的主导作用,把大气运动当作诱发海水运动的唯一原动力,视海面风场为给定条件,而后用经验或半经验公式算出海面风应力场,作为施加于海水的强迫力。因此,一个成功的海浪、海流或风暴潮的预报,除了具备反映海水运动的主要物理性能的数学模型外,还必须以客观的、准确的海面风场的数值计算和预报为前提。由于问题的复杂性,迄今为止似乎还不能说在实用上已经提供了海面风的一种足够精确的估算或预报方法。海上气象观测资料,尤其是测风资料的稀少,给海面风应力的实际计算带来不少困难。     

南海季风试验期间海面低层大气过程的初步数值模拟试验

采用一维高分辨率大气边界层模式(OSUPBL),模拟了南海海面低层大气,得到高分辨率的海面低层大气的各种气象要素及界面通量和能量平衡关系,并将模拟结果和南海季风试验(SCSMEX)观测结果和日本气象厅(JMA)再分析资料进行对比分析.结果指出,OSUPBL模式模拟得到的海面大气边界层的风速、温、湿垂直廓线,大气边界层高度以及海表面短波辐射、长波辐射、感热、潜热通量、净辐射和海面热收支等与实际观测结果基本一致.     

关于海面风应力的计算问题

海面风应力是大气通过海面直接向海洋输送动量的唯一方式,它密切联系着海洋动力要素(海流、海浪、风暴潮等)的发生和发展。因此无论从动力海洋学和海洋气象学的理论抑或实用预报角度来看,风应力的研究历来是个十分重要的课题。由于海上测风资料十分匮乏,广义的风应力的研究应该包括两方面的问题:(1)海面风应力和海面测风高度上风速的关系;(2)海面测风高度上的风速和海面地转风的关     

渤海风暴潮数值预报的个例研究

本文叙述利用风暴潮模式和斜压大气模式耦合进行温带风暴潮预报.应用边界层阻尼定律预报风暴潮模式所需的海面风应力.本文进行了渤海风暴潮的个例研究.预报结果清楚地显示了温带风暴潮的特性.一些个例研究指出,风暴潮模式和计算风应力方案是令人满意的,而风暴潮预报精度非常依赖于气象预报.     

数据同化反演风应力拖曳系数以及垂向涡动黏性系数的分布

所作的孪生实验表明:通过利用变分优化控制技术将气象学和海洋学(表层和次表层)的观测资料同化到海洋的埃克曼层模型中,可将未知的边界条件(风应力拖曳系数)和垂向涡动黏性系数的分布同时反演出来.     

1998年季风爆发期南海大气边界层的日变化

在南海尚未有关于海洋大气边界层结构日变化方面的研究.研究海洋大气边界层,有利于我们更好地研究海洋表层结构变化影响机制,对发生在海洋大气边界层上的过程进行预测预报.因此了解南海海洋大气边界层的结构特征,对于我们进一步了解南海天气尺度海气相互作用有非常重要的意义.通过对1998年在南海南部(6°15′N,110°E)和南海北部(20°29′39″N,116°57′48″E)的南海季风试验中定点科考船释放一天四次的探空观测资料分析得出,季风爆发前海洋大气边界层存在规则的日变化,在中午达到深厚.季风爆发后南海北部大气边界层日变化消失,南海南部依然明显.分析表明对其日变化起重要影响的是短波辐射;潜热输送对大气边界层高度日变化影响不大.与大气边界层厚度日变化相对应,南海南部边界层内水汽日变化明显,而南海北部较不明显.     

东北季风与南海海洋环流的相互作用

针对冬、春季南海区风场，表层海流、海温场的季节变化，选用了２＾１／３层海洋模式和简单一层大气边界层模式，研究了冬、春季我作用下南海上层海洋环流的基本形态及其对ＳＳＴ的影响，估算了这种影响对海南风场的反馈效应。研究结果表明，冬、春季东北 与南海五流的相互作用对吕宋岛西部海域的气旋式冷涡的形成和维持有利。冬季（１月）强东北风作用使南海上层为一气旋式环流，上层环流对季风的反馈作用可使南海西北部东北风减弱     

台湾海峡海面风场数值计算

一、引言众所周知,海—气相互作用错综复杂,使得海上风的理论计算遇到了许多困难。至今,海上风的估计多半是应用经验统计的方法,即根据气压形势场计算地转风或梯度风,再作有关海面摩擦和大气稳定度的订正。但这种估计误差较大。日益深入开展的数值天气预报与近地面层大气研究为理论上建立数值模式计算与预报海上风场提供了条件。Blachadar(1965)和Cardone(1969)在总结前人研究成果的基础上,先后建立了大气边界层数值模式。国内外学者均曾利用该数值模式进行过海上风场的计算。     

中等海气耦合模式对外强迫响应试验方案的能力检验

针对如何得到海洋-大气耦合模式对某外强迫场响应的问题,提出了2种数值试验方案:外加方案和替代方案,并对上述2个方案利用中等海洋-大气耦合模式进行了检验.检验结果表明,运用2个方案中的任何一个都可以基本上达到用该模式模拟对强迫场响应的目的;用海面风强迫的外加方案得到响应场的变化在位相准确性上较好,但会夸大响应场的振幅;在替代方案中,模式对海面风强迫的响应要比对海温强迫的响应更准确.     

海上风的边界层模式

由于航海、海上开发作业等对海洋上风和海浪的预报提出越来越高的要求,而海浪、风暴潮等海洋水文要素的数值计算和预报,迫切需要解决海洋上风场的精确计算。但是,复杂的海面结构,大气稳定度的影响以及风、浪之间动量的交换等,使海上风的理论计算遇到很多困难,至今大部分工作是依靠统计方法。利用天气预报的形势场计算地转风或梯度风,以及它与海面摩擦、大气稳定度的经验订正关系。     

海洋白浪与海面摩擦速度的直接同步测量及其结果分析

本文报告首次进行的海洋白浪、泡沫和沫流带与海面摩擦速度的直接同步测量结果.由此结果得海洋白浪覆盖率W_c与海面摩擦速度U_*的经验关系为W_c=1.34×10-5U_*1.93.这一关系式支持白浪覆盖率正比于海面风应力的论断;显著不同于白浪覆盖率正比于摩擦速度3次方的物理分析结果.基于此经验关系式,还对白浪在海-气交换中的作用进行了讨论.     

简易海洋同化数据中的厄尔尼诺现象

为研究在厄尔尼诺现象演变过程中海气相互作用的性态特征,该文再次应用拓展伴随模态分析于简易海洋同化数据(SODA data).结果表明:通过相互作用形成厄尔尼诺/拉尼娜现象的海洋与大气具有明显不同的性态,气候系统中并不存在一个相对独立的热带太平洋大气变异,但是的确存在一个相对独立的热带太平洋海洋变异;原因在于大气是底部界面受热而海洋是顶部界面受热,从而导致前者具有较后者强烈得多的斜压不稳定性和能够覆盖大部分热带太平洋的赤道辐合带; 再次证实了正是直接来自中纬度海域的西风爆发和海面风辐聚导致赤道太平洋上层海水的东向移动和经向辐聚造就了厄尔尼诺所特有的增温信号.     

船载多普勒声雷达

近20年来,声雷达已广泛地应用于陆地大气边界层的探测,并取得了很有价值的观测结果.由于在海洋上观察比较困难,声雷达在海上的观测还做得较少.在JONSWAPⅡ期间,Ot-tersten等[1]首先进行了船载声雷达的观测;在GATE(Global Atmospheric Research ProgramAtlantic Tropical Experiment)研究计划中,Mandics等[2]在美国NOAA的“海洋”号船上安装了单点声雷达,进行海洋大气边界层的温度层结探测.     

我国东部沿海一次局地海雾抬升成云过程分析

利用洪家站L波段雷达探空资料、高分辨率海气耦合模式再分析资料、静止气象卫星云图和地面观测资料,分析了一次黄东海海雾抬升为低云,使海雾消散的过程。发现近海面偏南风速突然增强,海洋大气边界层(MABL)中机械剪切加强,湍流混合层向上发展,是导致海雾抬升转化为低云的主要原因。近海面风速突然增加与高空急流北抬、平均层槽脊振幅加大、槽前正涡度平流输入诱使地面低压系统发展、地面气压梯度力增大有关。近海面气温升高对海雾消散也有作用,气温升高的原因是暖平流、绝热下沉和海气界面热通量的综合效应。其中,东海海洋锋(STF)冷区的下沉气流可能对边界层内的绝热下沉增温和低云的形成高度有重要的影响。该研究为海雾消散预报提供了新的思路。