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大洋环流和海气相互作用的数值模拟 （研究生课程讲义第二稿） 中国科学院大气物理所大气科学和地球流体 力学数值模拟国家重点实验室 （LASG) 全球海气耦合模式课题组 2007 年 9 月 前 言 3 第一讲 热带太平洋SST，赤道流系，温跃层和海表高度6 1.1. 热带太平洋SST 6 1.2. 太平洋赤道流系7 1.3. 热带温跃层9 1.4. 海表高度和温跃层的关系，地转流11 1.5. 非频散Rossby波13 第二讲 风生环流的Sverdrup理论 18 2.1. 风生环流18 2.2. Sverdrup模型20 2.3. Ekman transport和Ekman pumping 21 2.4. Sverdrup balance and Sverdrup transport 22 2.5. 风生洋流的纬向分量23 2.6. 风应力驱动的Rossby波24 第三讲 风应力，热通量，淡水通量27 3.1. 风应力27 3.2. 湍流热通量和辐射热通量30 3.3. 淡水通量36 第四讲 大洋环流模式设计初步39 4.1. 引言39 4.2. 基本近似和假定、方程组和边界条件40 4.3. 海表高度的预报方程和表面重力波43 4.4. Courant-Friedrichs-Lewy条件，计算稳定性 46 4.5. ‘ 刚盖’近似，Bryan-Cox-Semtner模式51 4.6. 自由面模式，模态分解算法53 4.7. 保形平流方案简介55 第五讲 海洋模式中的参数化过程60 5.1. 引言60 5.2. 次网格过程参数化61 5.3. 对流调整72 5.4. 短波辐射穿透参数化方案73 第六讲 云对海气相互作用的影响75 6.1. 云的形成和分类75 6.2. 云对气候系统的调节作用76 6.3. 云对SST的影响77 6.4. 云与西太平洋暖池77 6.5. 云与耦合模式的“双热带辐合带”现象78 6.6. 我国西南长江流域独特的中层云79 6.7. 高原下游云结构的变化与年代际气候变率80 第七讲 ENSO 的数值模拟84 7.1. 引言84 7.2. ENSO循环的基本特征 84 1 7.3. 海洋的赤道波系86 7.4. 热带海气相互作用的基本理论89 7.5. 海洋环流模式（OGCM ）模拟的El Niño事件 92 7.6. LASG耦合模式模拟的ENSO事件94 7.7. 总结及其未来研究展望97 第八讲 印度尼西亚贯穿流的模拟100 8.1. 引言100 8.2. ITF 的气候意义和驱动机制101 8