1979-1998年北极海冰的数值模拟

摘要

利用一个Hibler海冰热动力模式,在改进了其热力部分和改变模拟范围以及提高分辨率的基础上,以北极国际浮标计划(IABP)提供的1979-1998年间逐日变化的日平均海平面气温场,湿度场,长短波辐射场,风场,洋流场,海洋热流量场为强迫场,模拟了上述20年间北极海冰的时空演变.模拟结果表明北极海冰有很明显的季节变化和年际变化,实测的海冰密集度资料和模式模拟结果都证明1979-1998这20年间北极海冰的一个最明显的变化是海冰在不断减少.模式模拟结果表明79-98年间由于极区大气环流改变而造成地面风场变化导致从北美海岸流向西伯利亚方向的海冰减少,这使得前十年(79-88)和后十年(89-98)海冰平均厚度分布明显不同.后十年与前十年相比,西伯利亚海岸海冰变少,北美海岸海冰略微增多.无论是模拟结果还是实测资料都表明北冰洋东部海冰20年来显著减小,但北冰洋西部海冰减少的趋势较不明显,这表明北极海冰减小主要是由于北冰洋东部海冰的减少造成的.由于冰流出量对全球海洋温盐环流以及对北极海冰变化的重要影响,文中详细模拟了20年来北极海冰流出量,给出了流出量的季节变化和年际变化,并与卫星资料反演得出的流出量进行了比较.模拟结果表明,冬、秋季流出量比春、夏季要大得多,流出量有很明显的年际变化,其中以94-95年间流出量为最大,达3910.92km<'3>或是0.124Sv;79-80年间流出量最小仅为1190.13km<'3>或是0.038Sv.与卫星资料反演流出量比较结果表明,模拟流出量和卫星反演流出量的年际变化非常一致,总体上都有增多的趋势,但在数值上有一定差距,平均而言冬季海冰面积流出量,反演值小于模拟值,而全年则是模拟值小于反演值,约是卫星反演流出量的90％.为了研究北极气温在海冰减少中的作用以及风速如何影响北极海冰,进行了一系列异常和理想试验.认为气温和风速的变化对北极海冰有很明显的影响,北极气温在海冰减少中的作用十分重要,79-98年间北极海冰的减少是极区风场和气温场变化共同作用的结果.

目录

摘要

Abstract

引言

第一章模式的改进

1.1热动力海冰模式框架

1.2两种热力模式的比较

1.3改进前后模拟结果的比较

第二章1979-1998年北极海冰模拟情况

2.1模拟范围及资料

2.2 1979-1998年北极海冰模拟结果

2.3 1979-1998年北极海冰变化原因的讨论

第三章1979-1998年北极海冰流出量的变化

3.1前人研究流出量的工作

3.2模拟流出量的年际及季节变化

3.3模拟流出量与反演值的比较

第四章极区气温、风速对北极海冰影响的初步探讨

4.1气温异常试验

4.2气温对79-98年间海冰变化的影响

4.3风速异常试验

结论

致谢

参考文献

附图