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中間型海洋-大氣耦合模式及其ENSO模擬和預測(精) 版權信息
- ISBN：9787030672353
- 條形碼：9787030672353 ; 978-7-03-067235-3
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
中間型海洋-大氣耦合模式及其ENSO模擬和預測(精) 本書特色
可供海洋、大氣、全球變化和地球系統科學等相關專業的研究人員及學生參考
中間型海洋-大氣耦合模式及其ENSO模擬和預測(精) 內容簡介
本書介紹了中國科學院海洋研究所發展和改進的一個中間型熱帶太平洋海洋-大氣耦合模式（簡稱“IOCASICM”），以及基于此模式開展的厄爾尼諾-南方濤動（ElNino-SouthernOscillation，ENSO）數值模擬和實時預測試驗，包括一些與ENSO發生和發展相關的過程分析和機理認知等研究；為進一步改進模式模擬和實時預測而成功發展的一個基于IOCASICM的四維變分資料同化預測系統，開展基于四維變分資料同化方法對模式初始場和模式參數的**分析及基于條件非線性**擾動方法的可預報性研究等。書中給出了基于IOCASICM對ENSO演變及相關的熱帶太平洋海表溫度場的數值模擬、過程分析、歷史回報、實時預測、同化改進和可預報性等研究結果，對更深入研究熱帶太平洋海洋-大氣年際異常時空演變和海氣相互作用過程等具有普遍的參考價值，也為開展相關數值模擬和預測提供了理論與模式基礎。
中間型海洋-大氣耦合模式及其ENSO模擬和預測(精) 目錄
目錄
第1章 緒論 1
1.1 ENSO研究歷史簡要回顧 1
1.2 ENSO預測的物理基礎 7
1.3 用于ENSO研究的海氣耦合模式簡述 10
1.4 ENSO實時預測現狀及挑戰 13
1.5 本書內容簡述 15
參考文獻 17
第2章 模式（IOCAS ICM）介紹 22
2.1 中間型海洋-大氣耦合模式（ICM）22
2.1.1 海洋動力模塊 23
2.1.2 海表溫度年際異常模塊及Te的優化參數化方法 27
2.1.3 年際風應力異常的統計大氣模塊 30
2.2 海氣耦合過程 31
2.3 模式模擬所需的觀測數據 32
2.4 有關模式一些基本性能的檢驗和評估 32
2.4.1 海洋變量場垂直本征模分解及其模態空間與物理空間之間的轉換 33
2.4.2 風應力年際異常模塊及其重構試驗 37
2.4.3 海洋次表層海水夾卷進入海面混合層溫度（Te）的年際異常模塊及重構試驗 42
2.5 表征海表大氣風應力隨機強迫作用的經驗模塊 46
2.6 與國際上著名的Zebiak-Cane模式間的比較 50
參考文獻 52
第3章 利用IOCASICM對ENSO的數值模擬及過程分析 54
3.1 次表層海水上卷溫度在厄爾尼諾事件起源中的作用 54
3.1.1 引言 54
3.1.2 年際變率的時空發展 56
3.1.3 厄爾尼諾事件的起源是否直接與西邊界反射有關 64
3.1.4 厄爾尼諾事件循環中赤道外Te場的作用 64
3.1.5 混合層熱收支分析 66
3.1.6 小結與討論 68
3.2 對 2010-2012年拉尼娜事件二次變冷過程的分析和模擬 70
3.2.1 引言 71
3.2.2 2010～2012年觀測特征 72
3.2.3 影響 2011年二次變冷事件的過程：單獨海洋模式試驗 75
3.2.4 次表層熱力和風場強迫的作用 79
3.2.5 小結與討論 86
3.3 2014-2016年厄爾尼諾事件二次變暖過程的分析 87
3.3.1 引言 88
3.3.2 2014～2015年年際異常演變的特征 89
3.3.3 次表層熱力異常的持續性及其對海表溫度的局地影響 94
3.3.4 海表溫度收支分析 95
3.3.5 小結與討論 98
3.4 與大氣風場強迫作用相關的ENSO多樣性數值模擬試驗 101
3.4.1 ENSO模擬對所構建的風應力和Te經驗模塊季節變化的敏感性 101
3.4.2 海表大氣風應力隨機強迫對ENSO的調制影響 104
3.5 Te年代際變化對ENSO的調制影響 107
3.5.1 引言 107
3.5.2 數值模擬試驗的設計 109
3.5.3 采用不同時期構建的Te模塊的模擬結果分析 110
3.5.4 ENSO特性改變的機制分析 115
3.5.5 ENSO模擬對海氣耦合強度的敏感性 116
3.5.6 小結與討論 117
參考文獻 118
第4章 ENSO回報和預測試驗 122
4.1 ENSO回報試驗 122
4.1.1 引言 123
4.1.2 數據來源和模式耦合過程 124
4.1.3 單獨海洋模式和海氣耦合模式模擬 126
4.1.4 一個用于耦合模式預測的初始化方法 131
4.1.5 海表溫度異；貓蠼Y果 133
4.1.6 1997～2002年的獨立回報試驗 142
4.1.7 小結與討論 146
4.2 2010-2012年拉尼娜事件二次變冷的預測試驗 148
4.2.1 引言 148
4.2.2 取 2011年 1月 1日為初始時刻的預測結果 149
4.2.3 取 2011年 6月 1日為初始時刻的預測結果 151
4.2.4 小結與討論 156
4.3 2015-2016年厄爾尼諾事件的實時預測 157
4.3.1 引言 158
4.3.2 2015 年厄爾尼諾事件的觀測分析 159
4.3.3 2015～2016年的實時預測 161
4.3.4 小結與討論 167
4.4 2020～2021年的實時預測 168
4.5 總結與討論 169
參考文獻 169
第5章 基于IOCAS ICM的四維變分資料同化系統及其初步應用 172
5.1 四維變分資料同化方法及其伴隨模式 172
5.1.1 引言 172
5.1.2 四維變分資料同化方法 173
5.1.3 切線性模式 175
5.1.4 伴隨模式 177
5.1.5 *優化過程 180
5.1.6 小結與討論 182
5.2 IOCASICM的四維變分資料同化預測系統的優化 182
5.2.1 同化試驗的構建 183
5.2.2 同化系統設置的敏感性試驗 185
5.2.3 小結 192
5.3 基于IOCASICM的四維變分資料同化系統的初始場和模式參數優化試驗 192
5.3.1 模式初始場優化試驗 192
5.3.2 模式參數優化試驗 197
5.3.3 實際觀測資料的同化試驗 207
參考文獻 210
第6章 基于條件非線性*優擾動方法的可預報性研究 212
6.1 條件非線性*優擾動方法簡介 212
6.2 初始場誤差對ENSO預測的影響及其目標觀測分析 213
6.2.1 引言 214
6.2.2 CNOP-I試驗設計及結果分析 215
6.2.3 目標觀測有效性的驗證 223
6.2.4 小結與討論 234
6.3 模式參數誤差對ENSO預測的影響 236
6.3.1 引言 237
6.3.2 CNOP-P和CNOP-C相關的試驗設計 238
6.3.3 基于CNOP-P分析所揭示的模式參數誤差特征 239
6.3.4 參數誤差和初始場誤差的聯合效應 245
6.3.5 小結與討論 252
6.4 模式初始場和參數誤差*優化修正以改進2015年厄爾尼諾事件模擬的個例分析 254
6.4.1 引言 254
6.4.2 模式初始場和參數的修正方法 256
6.4.3 敏感性試驗結果 259
6.4.4 小結與討論 267
參考文獻 268
第7章 總結與展望 273
第1章 緒論 1
1.1 ENSO研究歷史簡要回顧 1
1.2 ENSO預測的物理基礎 7
1.3 用于ENSO研究的海氣耦合模式簡述 10
1.4 ENSO實時預測現狀及挑戰 13
1.5 本書內容簡述 15
參考文獻 17
第2章 模式（IOCAS ICM）介紹 22
2.1 中間型海洋-大氣耦合模式（ICM）22
2.1.1 海洋動力模塊 23
2.1.2 海表溫度年際異常模塊及Te的優化參數化方法 27
2.1.3 年際風應力異常的統計大氣模塊 30
2.2 海氣耦合過程 31
2.3 模式模擬所需的觀測數據 32
2.4 有關模式一些基本性能的檢驗和評估 32
2.4.1 海洋變量場垂直本征模分解及其模態空間與物理空間之間的轉換 33
2.4.2 風應力年際異常模塊及其重構試驗 37
2.4.3 海洋次表層海水夾卷進入海面混合層溫度（Te）的年際異常模塊及重構試驗 42
2.5 表征海表大氣風應力隨機強迫作用的經驗模塊 46
2.6 與國際上著名的Zebiak-Cane模式間的比較 50
參考文獻 52
第3章 利用IOCASICM對ENSO的數值模擬及過程分析 54
3.1 次表層海水上卷溫度在厄爾尼諾事件起源中的作用 54
3.1.1 引言 54
3.1.2 年際變率的時空發展 56
3.1.3 厄爾尼諾事件的起源是否直接與西邊界反射有關 64
3.1.4 厄爾尼諾事件循環中赤道外Te場的作用 64
3.1.5 混合層熱收支分析 66
3.1.6 小結與討論 68
3.2 對 2010-2012年拉尼娜事件二次變冷過程的分析和模擬 70
3.2.1 引言 71
3.2.2 2010～2012年觀測特征 72
3.2.3 影響 2011年二次變冷事件的過程：單獨海洋模式試驗 75
3.2.4 次表層熱力和風場強迫的作用 79
3.2.5 小結與討論 86
3.3 2014-2016年厄爾尼諾事件二次變暖過程的分析 87
3.3.1 引言 88
3.3.2 2014～2015年年際異常演變的特征 89
3.3.3 次表層熱力異常的持續性及其對海表溫度的局地影響 94
3.3.4 海表溫度收支分析 95
3.3.5 小結與討論 98
3.4 與大氣風場強迫作用相關的ENSO多樣性數值模擬試驗 101
3.4.1 ENSO模擬對所構建的風應力和Te經驗模塊季節變化的敏感性 101
3.4.2 海表大氣風應力隨機強迫對ENSO的調制影響 104
3.5 Te年代際變化對ENSO的調制影響 107
3.5.1 引言 107
3.5.2 數值模擬試驗的設計 109
3.5.3 采用不同時期構建的Te模塊的模擬結果分析 110
3.5.4 ENSO特性改變的機制分析 115
3.5.5 ENSO模擬對海氣耦合強度的敏感性 116
3.5.6 小結與討論 117
參考文獻 118
第4章 ENSO回報和預測試驗 122
4.1 ENSO回報試驗 122
4.1.1 引言 123
4.1.2 數據來源和模式耦合過程 124
4.1.3 單獨海洋模式和海氣耦合模式模擬 126
4.1.4 一個用于耦合模式預測的初始化方法 131
4.1.5 海表溫度異；貓蠼Y果 133
4.1.6 1997～2002年的獨立回報試驗 142
4.1.7 小結與討論 146
4.2 2010-2012年拉尼娜事件二次變冷的預測試驗 148
4.2.1 引言 148
4.2.2 取 2011年 1月 1日為初始時刻的預測結果 149
4.2.3 取 2011年 6月 1日為初始時刻的預測結果 151
4.2.4 小結與討論 156
4.3 2015-2016年厄爾尼諾事件的實時預測 157
4.3.1 引言 158
4.3.2 2015 年厄爾尼諾事件的觀測分析 159
4.3.3 2015～2016年的實時預測 161
4.3.4 小結與討論 167
4.4 2020～2021年的實時預測 168
4.5 總結與討論 169
參考文獻 169
第5章 基于IOCAS ICM的四維變分資料同化系統及其初步應用 172
5.1 四維變分資料同化方法及其伴隨模式 172
5.1.1 引言 172
5.1.2 四維變分資料同化方法 173
5.1.3 切線性模式 175
5.1.4 伴隨模式 177
5.1.5 *優化過程 180
5.1.6 小結與討論 182
5.2 IOCASICM的四維變分資料同化預測系統的優化 182
5.2.1 同化試驗的構建 183
5.2.2 同化系統設置的敏感性試驗 185
5.2.3 小結 192
5.3 基于IOCASICM的四維變分資料同化系統的初始場和模式參數優化試驗 192
5.3.1 模式初始場優化試驗 192
5.3.2 模式參數優化試驗 197
5.3.3 實際觀測資料的同化試驗 207
參考文獻 210
第6章 基于條件非線性*優擾動方法的可預報性研究 212
6.1 條件非線性*優擾動方法簡介 212
6.2 初始場誤差對ENSO預測的影響及其目標觀測分析 213
6.2.1 引言 214
6.2.2 CNOP-I試驗設計及結果分析 215
6.2.3 目標觀測有效性的驗證 223
6.2.4 小結與討論 234
6.3 模式參數誤差對ENSO預測的影響 236
6.3.1 引言 237
6.3.2 CNOP-P和CNOP-C相關的試驗設計 238
6.3.3 基于CNOP-P分析所揭示的模式參數誤差特征 239
6.3.4 參數誤差和初始場誤差的聯合效應 245
6.3.5 小結與討論 252
6.4 模式初始場和參數誤差*優化修正以改進2015年厄爾尼諾事件模擬的個例分析 254
6.4.1 引言 254
6.4.2 模式初始場和參數的修正方法 256
6.4.3 敏感性試驗結果 259
6.4.4 小結與討論 267
參考文獻 268
第7章 總結與展望 273
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