大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬講義(第二版)
定 價(jià):90 元
叢書名:中國(guó)科學(xué)院大學(xué)研究生教材系列
- 作者: 張學(xué)洪,俞永強(qiáng),周天軍,劉海龍,鄭偉鵬 等 著
- 出版時(shí)間:2021/2/1
- ISBN:9787502973810
- 出 版 社:氣象出版社
- 中圖法分類:P731.27
- 頁(yè)碼:314
- 紙張:膠版紙
- 版次:2
- 開本:16開
《大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬講義(第二版)》主要介紹與大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬有關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)。全書共十三章,可分為四部分。其中第一部分(第1到6章),介紹海洋環(huán)流和海氣相互作用的初步知識(shí);第二部分(第7到9章)介紹大洋環(huán)流模式的基本原理;第三部分(第10到12章)介紹幾個(gè)典型問(wèn)題的數(shù)值模擬;第四部分(第13章)通過(guò)上機(jī)實(shí)習(xí)的方式介紹海洋模式LICOM的基本結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用。本課程可以看作是氣候數(shù)值模擬的入門課程之一。
“大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬”是中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所(Insti-tute of Atmospheric Physics,IAP)大氣科學(xué)和地球流體力學(xué)數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)室(La-boratory of Numerical Modelling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics,LASG)全球海氣耦合模式課題組自2004年起在中國(guó)科學(xué)院研究生院(后改名為中國(guó)科學(xué)院大學(xué))為碩士研究生開設(shè)的專業(yè)核心課程,可以看作是“氣候數(shù)值模擬”的入門課程之一。
自20世紀(jì)80年代末以來(lái),課題組一直從事于LASG/IAP大洋環(huán)流數(shù)值模式和海洋一大氣耦合模式的發(fā)展、改進(jìn)、應(yīng)用和評(píng)估等方面的研究工作,這個(gè)過(guò)程是與課題組成員對(duì)大洋環(huán)流和海氣相互作用的觀測(cè)事實(shí)和動(dòng)力學(xué)理論的學(xué)習(xí)和理解相結(jié)合進(jìn)行的。“大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬”課程設(shè)計(jì)的思路是:充分利用海洋環(huán)流模式和海氣耦合模式的模擬結(jié)果,結(jié)合觀測(cè)資料,詮釋大洋環(huán)流和海氣相互作用的基本概念和動(dòng)力學(xué)理論,重點(diǎn)分析當(dāng)代氣候數(shù)值模擬中幾個(gè)受關(guān)注程度較大的問(wèn)題,同時(shí)介紹有關(guān)模式設(shè)計(jì)和模式評(píng)估的初步知識(shí)。根據(jù)課堂教學(xué)的需要,我們?cè)?005年完成《大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬講義》的試用稿,然后經(jīng)過(guò)反復(fù)修改,于2013年由氣象出版社正式出版了《大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬講義》一書。
從2013年至今,通過(guò)教學(xué)相長(zhǎng),我們自己對(duì)于氣候數(shù)值模擬的研究和教學(xué)也有了更深的體會(huì)和感悟;同時(shí),同學(xué)們對(duì)教學(xué)內(nèi)容和講義本身提出了大量的有益建議,再加之氣候數(shù)值模擬研究領(lǐng)域近年來(lái)也在快速發(fā)展。為此,我們對(duì)2013年版講義進(jìn)行了進(jìn)一步修改和補(bǔ)充,形成了《大洋環(huán)流和海氣相互作用的數(shù)值模擬》第二版(2021年版),其中主要修改如下。
。1)根據(jù)大多數(shù)同學(xué)的建議,增加了海洋模式上機(jī)實(shí)習(xí)內(nèi)容(第13章),通過(guò)實(shí)際操作,不僅能使同學(xué)們對(duì)海洋模式有直觀的認(rèn)識(shí),而且可以設(shè)計(jì)和完成敏感性數(shù)值試驗(yàn),加強(qiáng)對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)和理解。此外,這樣的模式實(shí)習(xí)操作,也為同學(xué)們未來(lái)開展數(shù)值模擬方面的研究工作奠定基礎(chǔ)。
。2)在原講義的第一部分(基礎(chǔ)知識(shí)),結(jié)合海洋和耦合模式的研發(fā)和應(yīng)用介紹相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí),結(jié)合典型的數(shù)值模擬試驗(yàn)介紹數(shù)值模式在研究和理解海洋環(huán)流和海氣相互作用過(guò)程中的意義和作用,以及海洋和大氣動(dòng)力過(guò)程的異同點(diǎn)。
。3)結(jié)合當(dāng)前氣候模式研發(fā)和應(yīng)用的最前沿,對(duì)原講義的第二部分(模式原理)和第三部分(典型應(yīng)用)進(jìn)行了修訂,突出了最新的研究進(jìn)展。
。4)對(duì)原講義中的錯(cuò)誤進(jìn)行了訂正。
本講義的修訂得到了中國(guó)科學(xué)院大學(xué)教材出版中心和中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(xiàng)(XDB42010401)的聯(lián)合資助,清華大學(xué)薛巍教授為本講義第13章提供了寶貴的技術(shù)支持,在此一并表示衷心感謝。
第二版前言
第一版前言
第1章 熱帶太平洋環(huán)流的初步知識(shí)
1.1 大洋的劃分,熱帶海洋
1.2 熱帶太平洋SST
1.3 太平洋赤道流系
1.4 溫躍層
1.5 海表高度和溫躍層的關(guān)系,地轉(zhuǎn)流
1.6 非頻散斜壓Rossby波
1.7 Kelvin波
參考文獻(xiàn)
第2章 風(fēng)生環(huán)流
2.1 引言
2.2 風(fēng)生環(huán)流的Sverdrup理論
2.3 海洋中的西邊界流
參考文獻(xiàn)
第3章 風(fēng)應(yīng)力,熱通量,淡水通量
3.1 風(fēng)應(yīng)力
3.2 湍流熱通量和輻射熱通量
3.3 淡水通量
參考文獻(xiàn)
第4章 云對(duì)海氣相互作用的影響
4.1 云的分類和基本概念
4.2 云對(duì)氣候系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用
4.3 云對(duì)海溫的影響
4.4 云輻射強(qiáng)迫與西太平洋暖池
4.5 氣候模式模擬的云輻射強(qiáng)迫反饋
4.6 云輻射強(qiáng)迫與耦合模式的“雙熱帶輻合帶”現(xiàn)象
4.7 我國(guó)長(zhǎng)江流域獨(dú)特的中層云
4.8 高原下游云結(jié)構(gòu)的變化與年代際氣候變化
參考文獻(xiàn)
第5章 中高緯度海氣相互作用
5.1 大氣和海洋中的深對(duì)流
5.2 中高緯度海氣相互作用的特征
5.3 判斷局地海氣相互作用是海洋強(qiáng)迫大氣還是大氣強(qiáng)迫海洋的方法
5.4 北大西洋的海氣相互作用
5.5 中緯度海氣相互作用的基本特征
5.6 熱帶海洋對(duì)熱帶外大洋的影響
5.7 太平洋年代際振蕩(PDO)和大西洋年代際振蕩(AMO)
參考文獻(xiàn)
第6章 大洋經(jīng)圈翻轉(zhuǎn)環(huán)流
6.1 大洋水團(tuán)
6.2 經(jīng)圈翻轉(zhuǎn)環(huán)流與大洋環(huán)流輸送帶
6.3 大洋環(huán)流的經(jīng)向熱輸送
6.4 海氣耦合模式模擬的熱鹽環(huán)流變率
6.5 熱鹽環(huán)流與氣候突變
6.6 全球變暖對(duì)熱鹽環(huán)流的影響
6.7 太平洋的經(jīng)圈環(huán)流
參考文獻(xiàn)
第7章 大洋環(huán)流模式原理
7.1 引言
7.2 基本近似和假定,方程組和邊界條件
7.3 海表高度預(yù)報(bào)方程和表面重力波
7.4 “剛蓋”近似模式和自由面模式
7.5 分辨率,模式地理
7.6 水平網(wǎng)格系統(tǒng),“兩點(diǎn)格式”
7.7 垂直離散化,連續(xù)方程的差分格式
7.8 波動(dòng)方程計(jì)算穩(wěn)定性概念
7.9 時(shí)間積分方案
參考文獻(xiàn)
第8章 海洋模式的物理參數(shù)化
8.1 引言
8.2 基本概念
8.3 穿越等密度面的混合——上混合層和溫躍層參數(shù)化方案
……
第9章 海冰及其數(shù)值模擬
第10章 ENSO的數(shù)值模擬
第11章 印度尼西亞貫穿流的模擬
第12章 全球變暖的檢測(cè)、歸因及其數(shù)值模擬
第13章 LICOM海洋環(huán)流模式上機(jī)實(shí)習(xí)手冊(cè)
附錄A 海表風(fēng)應(yīng)力資料介紹
附錄B 本書用到的LASG模式簡(jiǎn)介
索引