预报方程诊断方程课件.ppt

1、13579111315171915793.008916123.074074.188615.336077.500000.663923.811385.925926.991084 500 680 900 25 7512518025536011601455177521152475285032353625401544054800Sea IceSunLASG全球海洋全球海洋-大气大气-陆面陆面（GOALS）耦合模式耦合模式热量水分动量Forcing=Exchange LICOM：LASG/IAP Climate system Ocean Modelhttp:/ 引言2 模式原理 2.1 模式方程组和边界条

2、件 2.2 数值方法 2.3 其他3 程序设计4 使用说明附 录 引言:模式设计过程 基本近似,方程组和边界条件 海表高度预报方程,表面重力波 C-F-L条件，计算稳定性 “刚盖”近似,B-C-S模式 自由面模式,模态分解算法 耗散和频散，典型差分方案 主 要 内 容模式设计过程1.推导微分方程组和边界条件 (坐标系，基本近似和假定);2.确定参数化方案 (第五讲);3.确定分辨率、水平网格和垂直 分层;生成模式地形、初始场和 海表强迫场;分辨率:0.5 vs.1.9印度洋太平洋4.选择差分格式,写出差分方程 组,检查整体性质(质量守恒,输运原理,能量守恒),确定求 解方法;5.程序设计 “L

3、ASG/IAP气候系统海洋模 式参考手册”(刘海龙等,2004)提供了一种初步规范.基 本 近 似 和 假 定 静力平衡 近似 Boussinesq 近似 湍流粘性 假定gzp zuwyuvxuuzuwyuvxuutu分子粘性可略!海洋和大气密度垂直变化的对比 z(m)(Kg/m3)01025-10001032-20001037-30001042-40001046z(m)(Kg/m3)90000.46655000.69730000.90910001.11201.2251976 Standard AtmosphereB&C(1972)OceanAtmosphere压力对海水密度的贡献:每下潜10

4、00米(相当于增加100个大气压),海水密度约增加 5.0zwyvxudtd10tdMd0zwyvxu质量守恒和体积守恒0tdVdBoussinesq 近似:忽略连续方程中密度的个别变化(体积守恒)；动量方程压力梯度项中的密度取为常数；保留状态方程和静力方程中密度的变化(浮力和水平压力梯度的来源).SSH,T,u,averaged over 120-150W(LICOM)温度对密度和压力的贡献不可忽略!模式方程组和海表边条件zuwFyuvFxuuFFFFxpvfzuwyuvxuutuzuyuxuzuyuxuo,1u-动量方程及海表边界条件xzzuw010第5讲zvwFyvvFxvuFFFFxp

5、vfzvwyvvxvutvzvyvxvzvyvxvo,1v-动量方程及海表边界条件yzzvw010zTwFyTvFxTuFFFFzTwyTvxTutTzTyTxTzTyTxT,温度方程,海表边条件,短波穿透LWSLp0zzQQQc1Tw0 SWQzIzII0,zIcp01zSwFySvFxSuFFFFzSwySvxSutSzSySxSzSySxS,盐度方程及海表边界条件REPSSwzz000zIc1FtdTdp0T(平均量)预报方程u0Fxp1vftdudpST,0zwv 诊断方程gzpSFtdSdv0Fyp1uftdvd湍流粘性或扩散p,S,T海水状态方程 线性近似：/0 S UNESCO

6、方程p,S,TKp10,S,Tp,S,T Bryan-Cox 公式(高阶展开式)rrr392827362542321SSS,TTT,ScSTcSTcTcScSTcTcScTc海洋模式使用的状态方程(c1-c9 依赖于压力,可由MOM2密度模块计算)(T,S,0)(UNESCO)(http:/richardson.dl.stevens-tech.edu/FIPSE/CompHydro/density.html)-2 T 3027 S 381020 1028侧边界条件和海底边界条件侧边界条件无滑动刚壁0,nST0v海洋大洋模式和区域海洋模式的区别.陆地底边界条件爬坡+底摩擦HzHzHwvbHzzv01z=-H(x,y)vw底摩擦应力b由参数化给出。模式方程组:经过修改和简化的 NavierStokes 方程组；短波辐射是唯一的外强迫；风应力、热通量和淡水通量的“强迫”作用是通过湍流过程的边界条件实现的.小 结