一、简单热带海气耦合模型中不同扰动形式间的耦合作用（论文文献综述）
秦旻华[1]（2021）在《外强迫在北大西洋海温年代际变化中的作用》文中提出地球气候存在十年至数十年的年代际周期变化,既能为年际变化提供重要背景,又能显着调整更长时间尺度的变化（例如全球变暖）,对社会和环境有巨大影响。北大西洋多年代际变率（AMV）和太平洋年代际振荡（IPO）是两个重要的年代际信号,对全球气候有显着影响。因此确定海温年代际变化的来源和物理机制对于理解和预测多时间尺度气候变化至关重要。本文结合观测、CMIP5/6耦合模式以及大样本集合模拟试验,通过量化分离海温年代际变化中的自然变率和外强迫分量,探讨了外强迫在北大西洋海温年代际变化中的作用。主要结论如下:1.通过比较全球海温年代际变化的不同定义方法,指出AMV在1970年以后差异较大,证实了AMV受外强迫作用明显,说明人为活动等外强迫对全球尤其是北大西洋海温年代际变化的作用不容忽视。而不同方法表征的IPO特征类似,说明IPO由自然变率主导。2.分析了外强迫对全球海温年代际变化的影响。研究揭示了气溶胶强迫全球洋盆的多年代际变化,该多年代际变化特征与北大西洋年代际振荡类似,证实了外强迫对全球洋盆尤其是北大西洋海温年代际变化的重要影响。在北大西洋,气溶胶通过对太阳辐射的直接和间接作用影响了海温的年代际变化;而在热带太平洋,大气环流对气溶胶强迫的响应起重要作用。3.量化了外强迫和自然变率对AMV的相对贡献。长期而言AMV主要受自然变率影响,而火山和人为气溶胶强迫作用下可以使得AMV振幅变大,两者自20世纪20年代末以来大致同位相变化。此研究不仅调和了有关自然变率和外部强迫在引起AMV方面的争议,而且还为以下观点提供了令人信服的新证据:最近的AMV是由自然变率和气溶胶年代际变化共同导致的。4.探讨了全球变暖背景下,自然变率(AMVIV)和外强迫(AMVEX)引起北大西洋海温年代际变化的特征及其与气候的联系。未来变暖背景下,AMVIV(AMVEX)的变率趋于减小（增大）;两者所对应的海温空间型也发生了改变:AMVIV暖位相所对应的副极地（热带）北大西洋海温暖异常减弱（加强）,而AMVEX暖位相所对应的副极地北大西洋海温冷异常会在RCP2.6/4.5（RCP8.5）情景下加强（变为暖异常）。AMVIV与北美温度和墨西哥降水之间的正相关在未来有所加强。
余洋[2]（2021）在《东海黑潮与热带气旋相互作用的数值模拟与诊断分析》文中认为东海黑潮与热带气旋的相互作用极大地影响着中国近海的天气变化,是海气相互作用研究的重要课题,也是中国社会关注的热点科学问题之一。本文利用优化的区域耦合模式,结合统计分析、个例诊断和全动力收支平衡分析,从海气相互作用的角度,探讨了东海黑潮影响不同类型热带气旋发展过程的物理机制和东海黑潮对不同类型气旋的不同发展阶段的响应过程。对区域海气耦合模式进行了优化改进,形成了一个适应于东海黑潮和台风模拟的区域耦合模式。首先,对现有的海气耦合模式进行了参数化方案敏感性试验;其次,通过将黑潮流场、台风、波浪状态、以及采用包含各种粒子半径的飞沫生成函数计算的海洋飞沫通量等影响因子纳入计算,改进了海气通量的计算方法;最后,优化形成的区域模式能够更好地模拟气旋强度、路径、海气界面的动量通量和感热通量等要素。在东海黑潮对热带气旋发展过程的影响方面,利用改进的区域耦合模式,结合统计分析得到的黑潮最有效增强条件（气旋移动速度为6±1.5 m/s,与黑潮主轴平均距离为25±15 km）,针对3组不同类型热带气旋（增强、减弱和异常）的发展过程,系统地揭示了东海黑潮影响气旋是通过湍热通量实现的:东海黑潮触发局部对流爆发,先后在热力学、动力学边界层形成向上输送热量、水汽的垂直混合通道,并在约4 km高度形成径向流出和更高层的深对流,形成了黑潮驱动的湍热通量影响机制。其中,对比不同气旋的发展过程发现:（1）黑潮是该机制的触发者和能量源,决定该机制是否发生;而由气旋的强度、移动速度等个体特征,和海气环境要素则决定该机制的强度与时长;（2）黑潮影响与气旋强度并不是线性关系,而是对强度和移速适中的气旋,进行增强的效率最高,强化阶段也能维持更长时间;对强度大、移速快、路径异常的个例,由于海气差异变小、对流爆发快速消失,该机制则较快转为停滞,无法持续地影响气旋。在东海黑潮区域对热带气旋的响应方面,利用优化的模式,通过全动力收支平衡分析,定量地探讨了3组不同类型热带气旋（增强、减弱、异常）在输运强化和停滞阶段对东海黑潮区域产生不同的三层垂向响应及其可能机制:（1）在增强个例中,其强化阶段将在风速最大和对流爆发的海面发生降温,次表层增暖,其贡献来自于风致混合项（69%）,压力梯度项（30%）,平流项（1%）;其停滞阶段降温恢复,增暖扩大,并且在更大深度出现冷暖间或的条带状特征,而三项贡献比重变为29%,69%,2%;（2）在减弱个例中,对海洋表层造成了较强的降温和次表层增暖,三项贡献比重为86%,0.3%,13.7%;其停滞阶段,表层降温仍然存在,次表层增暖逐渐变小,三项贡献比重变为4%,85%,11%。（3）在路径异常个例中,进入打转路径前的海洋响应由风致混合主导（84%）。而开始和完成打转后,风向与黑潮流向的相对变化造成前者由压力梯度驱动的流场与Ekman流相对运动产生混合;后者由惯性流和Ekman流相对运动产生上升流,并且在此过程中压力梯度和风致混合的贡献相当。对比3组不同个例,发现响应过程的主要贡献源会发生变化,其转折点为海气界面对流爆发消失的时刻。综上所述,通过海气界面的对流爆发作为链接点,将东海黑潮对热带气旋的影响机制和东海黑潮对热带气旋的响应机制连接起来,并在二者互为驱动,相互影响下,共同构成了较为完整的东海黑潮区域热带气旋的海气相互作用过程。
陶静雯[3]（2021）在《海气耦合模式中海温要素对台风“安比”和“妮妲”的影响分析研究》文中指出中国处于西北太平洋西岸,是世界上受台风灾害影响十分严重的国家之一,因为我国拥有绵长的海岸线,所以台风登陆我国沿海尤其是经济发达地区造成的经济损失和人员伤亡更为惨痛。本文针对影响台风最为关键的海温要素以及台风发展过程中不可忽视的海气相互作用过程进行数值试验分析,以探求海气耦合模式中海温要素对台风的影响。利用美国国家环境预报中心和中国国家海洋环境预报中心提供的高时空分辨率RTG＿SST、MLSST海温数据,本文对1810号台风“安比”进行了设计了三组WRF对比数值模拟试验,结合台风动力和热力条件分析结果可得:海温分布与台风“安比”位涡强度具有良好的一致性;海温通过影响台风内部垂直运动带来的潜热释放决定对台风强度的改变,因此高分辨率的海温数据对台风数值模拟有一定影响。利用发展较为成熟的COAWST海气耦合模式,本文对1604号台风“妮妲”设计了四组数值模拟对比试验,试验结果表明:海气耦合模式对台风“妮妲”强度模拟偏差能控制在5h Pa以内,模拟效果总体最优。海温对台风“妮妲”增强时段的强度影响有限,结合台风发展过程中最为重要的感热和潜热通量场分析进一步说明海气相互作用过程带来的热量场变化相对于海温对台风的直接影响更为重要。
袁庆[4]（2020）在《中国地区土壤湿度对气温影响的数值诊断与模拟》文中研究表明全球气候变暖,极端高温事件频繁发生,对人类生产生活、社会经济发展造成了重大影响,越来越多的学者开始关注极端高温事件背后的物理机制。陆气相互作用包含重要的物质与能量交换过程,并显着影响极端高温事件的发生。土壤湿度作为陆面过程中的一个关键因子,其对气候影响等小尺度物理过程被认为是可能导致温度异常的强化机制。当前有关陆气相互作用的研究方法主要基于数值诊断与模式模拟,然而有限的土壤湿度观测数据不能满足研究需要,模式研究也较少的关注土壤湿度异常对极端事件的影响。因此本文选取中国地区作为研究区域,首先利用当前广泛使用的再分析数据集ERA-Interim对中国地区土壤湿度的时空分布特征进行了描述,对土壤湿度的气候特征有了一定的认识后;再利用统计诊断方法研究1980-2013年中国地区土壤湿度-气温耦合关系,探讨中国地区土壤湿度-气温耦合热点区域以及耦合强度变化的季节性和区域性特征,并尝试探索土壤湿度与高温热浪之间的联系;最后利用数值模拟的方法,基于区域气候模式Reg CM4.7对中国地区1979-2015年的气温进行模拟,设计敏感性试验,分析不同区域土壤湿度异常年份对夏季极端高温的频率和强度的影响。主要的研究成果如下所示:（1）中国地区土壤湿度的年平均和季节平均的空间分布均呈现由西北、华北地区向东北、南方地区递增的特点。不同典型气候区存在不同程度的土壤湿度变干趋势,在湿润区域最为明显,过渡区次之。湿润区以及过渡区土壤湿度月际变化幅度大,干旱区和青藏高原地区土壤湿度月际变化较小。（2）我国华北地区和青藏高原是土壤湿度-气温耦合热点区域,且在过渡区土壤湿度-气温耦合最强。春季土壤湿度-气温耦合较其它季节强烈,不同典型气候区耦合也存在较大差异。2013年东南热浪和2009年华北热浪的案例研究发现,当土壤水分亏缺,相关的能量和温度异常增强会导致土壤湿度-气温耦合增强。（3）利用Reg CM4.7对中国地区气温进行模拟,结果表明模型能较好的模拟出气温年均值的空间分布与气温的高值区和低值区,并且对于一些特殊地形地区的气温也能很好的刻画。土壤湿度可以解释湿润区以及过渡区夏季40%以上的极端高温频率和强度的变化。土壤湿度异常对于不同气候区夏季极端高温的频率和强度的影响也存在差异。在干旱区,土壤湿度的异常对极端高温的频率以及强度的变化有一定的影响但不是十分显着。在过渡区,土壤湿度的负异常可以使得大部分地区极端高温的频率和强度均增加40%,土壤湿度正异常可以使得大部分区域极端高温频率减少40%,但是强度的变化并不与频率一致。湿润区的极端高温对土壤湿度负异常的响应较为敏感,土壤湿度负异常可以导致湿润区极端高温的频率增加60%,强度增加40%以上,而在土壤湿度正异常年份对极端高温的影响没有这么显着。在青藏高原地区,土壤湿度的负异常与正异常对极端高温频率和强度的影响较为相似,均反映出青藏高原的西部极端高温频率和强度减少,东部少部分地区的频率和强度增加。
季念坤[5]（2019）在《船用间冷燃气轮机变工况特性与运行优化方法研究》文中认为燃气轮机堪称“工业之花”,不断提高其功率、效率、可靠性等性能是燃气轮机领域永恒的课题。着眼目前及未来国内船舶对大功率燃气轮机的客观需求,在大力发展高性能核心机的同时,立足现有的简单循环燃气轮机研制间冷循环燃气轮机,是发展国产大功率船舶动力的重要手段和有效途径。引入液体耦合式间冷器后,间冷燃气轮机具有比简单循环燃气轮机更强的耦合性和非线性,其变工况建模、性能分析与运行优化也更为复杂。本文以船用三轴间冷燃气轮机为例,借助计算机仿真,开展了船用间冷燃气轮机变工况特性分析与运行优化方法的研究。部件特性是间冷燃气轮机变工况计算的基础。克里金方法在部件特性曲线重构上体现出最优、线性、无偏内插等方面独有的空间估计优势,但在模型选择和克里金方程组求解上存在的难度制约了克里金方法的应用。本文提出了在地理信息系统软件平台上基于克里金模型优选的燃机部件特性重构方法,有效克服了克里金模型选择时的主观性,同时避免了克里金方程组的编程求解难度。仿真结果表明重构的部件特性精度高,曲线平滑且具有良好的空间连续性,可为间冷燃机变工况计算提供良好的数据支撑。间冷器的运行优化是间冷燃机系统运行优化的基础,但在以往的研究中被忽略了。本文通过定义等效间冷度参数弱化了系统耦合,构建了基于等效间冷度的液体耦合式间冷器变工况模型。仿真结果表明间冷器空气侧的温降和压降与等效间冷度呈线性负相关,运行能耗与等效间冷度呈非线性正相关。在此基础上建立了间冷器运行的多目标优化模型,并设计了一种基于变步长搜索的分层序列法用于求解,仿真结果表明该算法可使间冷器运行优化问题快速收敛至分层意义下的全局唯一最优解。构建了以等效间冷度、低压转子转速和动力涡轮转速为自由变量的三自由度变工况模型,用于计算间冷燃机的全部平衡工况,并将传统简单循环的二维性能空间扩展得到间冷循环的三维性能空间。发展了求解多阶段决策和非线性规划问题的图解法,用于在三维性能空间中优化间冷燃机的稳态运行。仿真表明应用图解法能够直观、方便地规划出船用三轴间冷燃机的最佳运行工作线,得到稳态的分段控制策略。同时验证了基于最简化改造概念的间冷燃气轮机的局限性。最佳工作线上的平衡点可为后续间冷燃气轮机的过渡态仿真提供有依据的初始状态和目标状态。间冷器的引入增加了系统的容积惯性和热惯性,讨论它们对间冷燃机过渡态性能的影响是十分必要的。本文建立了液体耦合式间冷器的分段动态模型并进行了动态性能仿真。在此基础上建立了整机的非线性动力学模型,讨论了间冷器惯性对整机动态性能的影响。仿真结果表明海水流量单独变化时,间冷燃机的动态响应呈现明显的惯性延迟特点;乙二醇和海水的流量同时变化时,机上换热器的热惯性对间冷燃机的动态响应起主导作用;多变量的不同组合输入时,间冷燃机的响应存在明显差异。当前研究间冷燃机的过渡态性能,多是采用对比不同给定输入下开环响应的方法。本文对间冷器和燃机的一体化闭环控制进行了初步探索。首先设计了一种改进的自适应遗传算法辨识出间冷燃机的状态空间模型,进而用饱和函数近似切换函数,应用带输入积分的多变量滑模控制方法,获得了间冷循环阶段的控制输入规律。仿真结果表明设计得到的闭环系统无抖振且实现了间冷循环阶段对指令的快速跟踪。
吕修阳[6]（2019）在《波浪破碎及气泡影响下的上层海洋数值模拟研究》文中认为上层海洋与大气下边界层相接,在海气相互作用中起着十分重要的作用,对于大气与海洋之间的动量、热量和质量交换有极大影响。上层海洋在不同风浪状况下的响应问题一直是海洋学科的研究热点。本文对国内外关于上层海洋的研究进展进行了梳理总结,选取了三个有重要影响的物理过程作为研究对象:朗缪尔环流、波浪破碎和海洋气泡。本文将波浪破碎模型与传统风应力模型结合,根据海气间动量和动能传递的平衡关系,用波浪破碎代替风应力作为主要输入,构建了一套可用于模拟上层海洋主要动力过程的LES模型;选取气泡浓度模型对气泡的产生、发展进行模拟,研究上层海洋中气泡的分布规律。文中对波浪破碎产生的流场结构进行了分析。结果表明模型与观测数据较为吻合,能够用于精细模拟波浪破碎后产生的流场结构,模型中的强度参数会影响涡的强度和传播速度,而深度参数增大会导致涡旋对流场的影响深度增加,这为后续工作打下了基础。利用新的模型,本文对中高风速下的上层海洋主要特征进行了分析。对比两组数值实验及文献数据,结果表明波浪破碎能够极大地增加近海面的流场不稳定性和湍流运动强度,湍流耗散率也比风应力作为输入时高约一个量级。高风速下湍动能随深度增大衰减缓慢,存在混合层显着加深的趋势,而湍流耗散率的减小速度则高于理论预测值。文中对海洋气泡的运动发展过程同样进行了模拟研究。大尺寸的气泡在浮力作用下很快浮至水面,小尺寸气泡受下降流的影响能够长期存在于流场中。上层海洋中的气泡主要分布在表层海水中,且聚集于朗缪尔环流的下降流区域;即使海水中的溶解气体处于饱和状态,气泡也能在静水压力和表面张力作用下小幅度增大水中溶解气体浓度。
陈英健[7]（2017）在《极端条件下海气动量交换的规律及其影响研究》文中指出台风（或飓风）是自然界中发生频率最高,造成危害最为严重的自然灾害之一,一旦在沿海地区登陆,引发的强风、风暴潮、台风浪都会给沿海地区带来极大的威胁。海气动量交换（即风应力）是台风过程中一个非常重要的影响因素,它促使风暴潮和风浪的产生,同时抑制台风强度的持续增长,因此成功的灾害数值预报需要对其做出合理有效的参数化处理。本论文旨在研究极端条件下海气动量交换的变化规律,并系统地分析它对台风强度、风暴潮和波浪数值模拟的影响。本文基于大气波浪边界层的动量和能量守恒方程,建立了适用于台风情况的风应力模型（简称WBLM）,模型中充分考虑波浪对气流动量和紊动结构的影响,以及飞沫的密度分层效应导致的额外紊动能耗散等物理过程。模型计算结果显示,风应力系数Cd在低风速范围内随风速单调增加,当风速达到40 m/s时Cd到达极大值,而后开始逐渐减小。这一变化规律与台风过程中的观测结果吻合较好。使用大气-海洋耦合模型WRF-ROMS对飓风Katrina（2005）和Matthew（2016）进行数值预报。相比起非耦合算例,海-气耦合在海温变化、热带气旋强度发展等方面都得到了更为合理的结果。对比不同的风应力计算方案,研究表明台风路径受到Cd的影响较少,而台风所能达到的最大强度水平则很大程度上取决于方案的选择,高风速中较小的Cd值能够产生更强的台风。总体而言,基于WBLM风应力系数计算公式的海-气耦合模型在两个台风案例中能模拟出与实际观测值最为接近的台风强度过程,证实了该公式在台风模拟中具有一定的适用性。使用波浪模型SWAVE对Katrina作用下的风浪进行数值后报。结果显示耦合了WBLM的SWAVE模型模拟出来的有效波高能够与观测值较好地吻合,表明WBLM在台风浪模拟中具有一定的适用性。对比了五种风应力计算方案模拟的深水波高场,发现它们在台风内核区域存在较大差异。而对于浅水区域,波浪的传播与发展主要受水深变浅导致的波浪破碎所控制,对Cd的取值不敏感。使用耦合了SWAVE和WBLM的海洋模型FVCOM对Katrina作用下的风暴潮进行数值后报。结果显示计算值均与实际观测值吻合良好。当考虑波浪对流场的辐射应力之后,模拟的风暴增水在沿海地形变化剧烈的区域有所增大。进一步的研究表明极端风速中Cd的不同取值会对原本产生较大增水的区域造成更为显着的差异,而对遭受风力较弱的区域影响较小。
陈丽娟,鲁世平,徐晶[8]（2017）在《海-气耦合气候系统非线性扰动模式的周期正解》文中进行了进一步梳理与ENSO相关的热带大尺度海-气相互作用是影响全球气候年际变化的主要过程之一.该文从一个海-气相互作用方程组出发,推广了一个具有一般形式的海-气耦合气候系统非线性扰动模式.运用拓扑度理论,从数学上严格证明了一定条件下该模式存在周期正解的结果,并分析了所得结果潜在的应用价值.海-气相互作用研究,有助于理解气候变化过程,为气候模拟和预报提供理论基础.
陶灵江[9]（2017）在《基于条件非线性最优扰动方法和IOCAS ICM的ENSO可预报性研究》文中进行了进一步梳理厄尔尼诺（El Ni?o）是热带中东太平洋海温异常增暖的海气耦合现象,它的发生往往造成全球性的自然气候灾害,因而备受国际社会和学术界的高度关注。近几十年来的不断深入研究加深了对其动力过程的理解以及数值模拟和预报,但El Ni?o实时预报仍然存在着很大的不确定性。通常,初始场误差和模式误差被认为是导致El Ni?o预报不准确的主要原因。本文基于IOCAS ICM（中国科学院海洋研究所简化的海气耦合模式）,利用条件非线性最优扰动（CNOP）方法,考察初始场误差和参数误差以及其联合效应对El Ni?o可预报性的影响,并进一步考察去除CNOP相关的敏感区的初始场误差对预报改进的效果,最后给出改进模式的一些建议。本论文研究的主要内容和结论如下:（1）考察了ICM对热带太平洋海表温度（SST）的模拟和预报能力。表明ICM能够准确模拟出具有4年准周期振荡的ENSO现象,在冬季振幅达到极值。ICM在中太平洋海区具有较高的预报技巧,但同其他模式一样,在跨春季预报时,其预报技巧迅速降低,具有较强的春季预报障碍（SPB）现象。（2）揭示了模式中造成对El Ni?o预报最大不确定性的最优初始场误差（CNOP-I）时空特征。指出SST和海表高度（SL）的CNOP-I空间结构与预报初始时刻所在季节有关,这些初始场误差会产生类似Bjerknes正反馈机制以及温跃层反馈机制,从而产生类似La Ni?a模态的误差演变过程。考察CNOP-I引起的季节性误差增长,表现出较强的SPB现象。针对CNOP-I误差极值的局地性特征,揭示了ICM对ENSO预报的敏感区主要在中西太平洋表层以及东太平洋次表层,这些为目标观测提供了理论指导。特别地,考虑到随季节变化的CNOPI,暗示ICM的敏感区也随季节变化,从而建议采用随季节而变的适应性观测来改善预报模式初始场,会更有效提高模式对El Ni?o的预报能力,并能够减弱SPB现象。（3）考察了CNOP-I相关的目标观测对El Ni?o预测技巧的提高程度。通过理想观测系统模拟试验。发现,相对于其他地区,若在赤道中太平洋地区增加观测,能够更有效地提高ICM对ENSO的预报技巧,可以使预报误差减小25%左右;其次较为有效的地区为东太平洋。此外,也指出,仅仅去除某一区域的初始场误差,会使其与初始场不匹配,从而甚至会使预报技巧降低。进一步,实施CNOP-I相关的观测网,考察去除这些敏感区的初始场误差对预报改善的效果,发现随季节变动的观测网更有利于抑制预报误差的发展:例如在中太平海区增加观测基础上,若在4-10月份补充赤道东太平洋的观测,会进一步提高预报技巧,改进预报效果达到62%以上。同时,这种CNOP-I相关敏感区的观测网能够有效削弱ENSO预报的SPB现象,而去除非敏感区的误差并不会削弱SPB现象甚至会加强SPB。因而对于目标观测要充分考虑敏感区的季节性变化,才能最大化预报技巧的提高,进一步证实了CNOP-I确定的敏感区对ENSO预报的重要意义。（4）用CNOP方法探讨了模式误差对El Ni?o预报的影响,如海气耦合相对系数（）和温跃层反馈系数（0）)的模式参数误差以及其初始场误差共同作用所造成的El Ni?o预报不确定性。揭示了最优模式参数误差（CNOP-P）空间结构与El Ni?o事件本身有关,同样其所造成的误差增长也有很大的不确定性,在某些情况产生类似La Ni?a模态的误差增长,也会出现El Ni?o模态的误差增长。但是,CNOP-P误差分布也有一定的局地性:误差集中在中太平洋,0)误差则集中在东太平洋冷舌区。这种误差分布会使模式产生较强的Bjerknes正反馈和次表层对表层的热力强迫效应,从而使得ICM模拟结果偏离真实海洋热力状况。进一步,考察了在模式误差和初始场误差同时存在（C-CNOPs）的情况下,其对预报误差发展的上限。指出,预报误差的发展主要取决于初始场误差,季节性的C-CNOPs引起的误差演变与CNOP-I相似,而模式参数误差引发的增强的Bjerknes正反馈和温跃层效应会进一步扩大误差的发展。值得注意的是,CCNOPs也能产生类似SPB现象,所引起的季节性误差增长远大于CNOP-P和CNOP-I以及CNOP-P和CNOP-I的线性组合（CNOP-I+CNOP-P）;这表明SPB一方面可能由于特定类型的初始场误差造成,同时模式的不确定性也会对ENSO预报技巧的季节性变化产生影响,而且当模式误差和初始场误差同时存在的情况下,ICM对El Ni?o的预报更容易出现SPB现象,从而造成预报技巧降低。（5）提出了基于IOCAS ICM改进ENSO预报技巧的新思路。在考察CNOPP或者C-CNOPs参数误差的空间特征时,表现出明显的局地特性:海气系统相对耦合系数（）误差集中在中太平洋,次表层夹卷温度反馈系数（0）)误差则集中在东太平洋冷舌区。换句话说,El Ni?o模拟对中太平洋的海洋和大气的耦合关系特别敏感;同时,东太平洋冷舌区的次表层对表层的热力强迫过程也对用ICM模拟及预报ENSO有着重要的意义。因此为了提高ICM对El Ni?o的准确模拟及预报,除了提供更为精确的初始场外,对于中太平洋海洋与大气间相互作用以及东太平洋冷舌区域次表层对表层的热力强迫作用必须给予很好的处理,尤其是它们在数值模式中的表征和参数化方面。
高川[10]（2016）在《基于一个中间型海气耦合模式和四维变分同化方法改进ENSO的模拟和预报》文中研究指明厄尔尼诺和南方涛动（El Ni?o-Southern Oscillation,ENSO）是热带太平洋地区年际时间尺度上的海气耦合现象,是地球气候系统最强的年际变率信号。国际上对ENSO过程、理论、模拟和预报的研究已取得了巨大进展,其预报是迄今为止短期气候预测领域最为成功的例子。但是,目前关于ENSO的研究仍面临许多难题,如对其产生和多样性等的机理还不完全清楚,仍不能对其发生、发展和转换过程等进行准确、实时的预报。本文基于一个改进的中等复杂程度的海气耦合模式（Intermediate Coupled Model,ICM）,进一步开展对ENSO事件过程、模拟和预报等研究,包括分析ENSO动力过程以加深对ENSO事件发生和演变的认知;构建一个基于ICM的四维变分（Four-Dimensional Variational,4D-Var）资料同化系统;用所发展的系统开展最优初始化和参数估计研究,改进了ICM对ENSO模拟和预报的效果。本文的主要内容和创新性结论如下:（1）揭示了次表层上卷到混合层海水温度（The temperature of subsurface water entrained in the mixed layer,Te）场在ENSO循环中的重要作用,提出了ENSO事件起源的一个新机制。与着名的延迟振子理论不同（其一个重要过程是赤道波在热带太平洋西边界地区的反射）,本论文基于ICM给出了El Ni?o事件起源的一个新机制:海表温度（Sea Surface Temperature,SST）正年际异常可沿太平洋的北赤道逆流（Northern Equatorial Counter Current,NECC）路径传播,当传到中部海区时可引起热带西太平洋地区相应的西风异常;此后,SST正异常和西风异常系统性的发展,强度增强并且在空间上扩展至赤道区域,从而引发El Ni?o事件的爆发。以ICM模拟的第3、4年的一个El Ni?o事件为例分析如下。在发生于第1年的La Ni?a事件后,第2年年初存在一个明显的西边界反射信号,并沿赤道向东太平洋传播,在年中到达东部海盆。然而,这些沿赤道传播的反射信号并未直接导致El Ni?o事件的爆发。相反,在近一年的延滞后,一个显着的El Ni?o事件在第3年年末开始形成和发展,但此时并没有明显的西边界反射信号,这表明El Ni?o事件的起源不能直接归因于西边界的反射过程。然而,实际引发第3年年末的El Ni?o事件的海洋开尔文（Kelvin）波是由日界线附近的风场异常产生的,而风场异常又与首先出现在necc地区的sst暖异常有关（这进一步与持续的热带西太平洋赤道外区域te异常有关,正是这些te异常激发了日界线附近沿necc区域的sst暖异常）,这样所引发的海表风场异常和sst进一步耦合,导致第4年elni?o事件的发生和发展。这一结论与许多观测结果一致,如1991-92年elni?o事件的发生和发展。（2）阐明了大气风场强迫和次表层热力强迫在2010-12年lani?a事件的二次变冷现象中起同等重要的作用,为改进enso预报提供理论依据。对2010-12年lani?a事件的实时预报表明,国际上不少着名的海气耦合模式都未能准确预报出2011年的二次变冷现象。影响其实时预报的因子众多,其中包括具有传播特性的热含量异常、局地次表层的热力强迫（反映在te场）和海表风场的动力强迫等。本论文基于icm深入而全面地对2010-12年lani?a事件的二次变冷过程进行分析,结果表明存在两个过程对2011年赤道东太平洋sst演变起重要作用:一是来自热带西太平洋沿赤道向东传播的上层海洋热含量正异常（变暖效应）,二是与赤道中东太平洋地区te负异常相关的局地变冷效应（反映了温跃层的影响;这进一步与中太平洋的东风异常相关）。因此,sst状态的演变由这二者的相对大小来决定（可变为正或负异常）。基于icm的试验表明,赤道太平洋持续的te负异常和东风异常的局地变冷效应占了主导作用,导致2011年的sst出现二次变冷;并且东风异常强迫与温跃层热力强迫（用te表示）对sst演变过程同等重要。为了准确地预报出二次变冷现象,icm需要充分合理地描述风应力强迫和温跃层热力强迫的强度。（3）基于icm对2015-16年elni?o事件进行实时预报。这次elni?o事件的一个显着特征是:热带西太平洋sst暖异常在2014到2015年年初缓慢发展;随后,相关的海气异常在2015年春季耦合并增大,于2015年春末快速发展成一个暖事件。icm很好地预报出2014-16年间sst的变暖和变冷趋势。例如,其相关热含量正异常于2014年在西太平洋堆积,并在2015年年初沿赤道向东传播,于2015年春季到达东部海盆区域,对赤道中东太平洋次表层温度产生影响,并造成sst显着变暖;sst暖异常状态于2015年春初出现在赤道中东太平洋,并在西侧伴有西风异常;sst和表层风场异常通过耦合作用进一步增大,导致2015年春末sst暖异常的快速增大;随后,热带太平洋海气系统准备就绪发展成暖事件;预报显示较大的SST正异常于2015年夏季在赤道中东太平洋出现,这表明El Ni?o事件已经形成;这一SST异常进一步加强,在2015年年末达到成熟阶段。随后,一些相关的负反馈过程也开始发挥作用,如热含量负异常在热带西太平洋出现并沿赤道向东传播,可于2016年初到达东部海盆,对SST产生变冷的影响,预计SST会转换为正常态并将在2016年年中或年末转变为冷异常状态。（4）建立了一个基于ICM的四维变分资料同化系统。ICM对ENSO的模拟和预报具有良好的性能,本文将4D-Var方法引入到ICM中,开发了与ICM相应的切线性模式和伴随模式,并设计了最优化方案;此外,对伴随模式和最优化方案的精确性进行了严格检验;最终成功建立了一个基于ICM的4D-Var资料同化系统,并通过一系列敏感性试验,完成对该模式和4D-Var而言最佳的同化参数设置、组合等调试工作。（5）进行了基于ICM的4D-Var同化系统的最优初始化和参数估计试验。在基于4D-Var的最优初始化的研究中,将SST异常资料同化到模式中,与未同化的模式模拟相比表明,同化模拟的结果与真实场更为一致;在基于4D-Var的参数估计的研究中,除了将观测的SST异常资料同化到模式中外,还对模式参数αTe（表征次表层对表层热力强迫强度的可调参数）进行优化,当同时改善了模式的初始条件和参数设置时,可更有效地改进对ENSO的模拟和预报效果。这样,基于ICM所成功建立的4D-Var资料同化系统为ICM实时预报水平的提高提供模式工具和理论指导,为未来ENSO分析和预报等研究打造了一个创新的模式平台。
二、简单热带海气耦合模型中不同扰动形式间的耦合作用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、简单热带海气耦合模型中不同扰动形式间的耦合作用（论文提纲范文）
（1）外强迫在北大西洋海温年代际变化中的作用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 太平洋海温年代际变化的研究进展 |
| 1.2.2 北大西洋海温年代际变化的研究进展 |
| 1.2.3 自然变率和外强迫对气候影响的研究进展 |
| 1.3 存在的问题和拟解决的关键科学问题 |
| 1.3.1 当前研究存在的问题 |
| 1.3.2 本文拟解决的关键科学问题 |
| 1.4 研究内容和章节安排 |
| 第二章 资料、模式和方法 |
| 2.1 资料和模式 |
| 2.1.1 观测资料 |
| 2.1.2 气候模式 |
| 2.2 方法 |
| 2.2.1 外强迫和自然变率的识别和区分 |
| 2.2.2 显着性检验 |
| 第三章 全球海温年代际变率主模态特征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 全球海温年代际变率的主模态 |
| 3.2.1 太平洋海温年代际振荡(IPO/PDO) |
| 3.2.2 北大西洋海温年代际变率(AMV) |
| 3.3 总结和讨论 |
| 第四章 外强迫对全球海温年代际变化的协同影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 外强迫影响全球海温年代际变化的新特征 |
| 4.3 气溶胶影响海温年代际变化的主要物理机制 |
| 4.4 结论和讨论 |
| 第五章 外强迫和内部变率对北大西洋年代际变化的相对贡献 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 北大西洋海温的定量研究 |
| 5.3 外强迫和自然变率的相对贡献 |
| 5.4 外强迫和自然变率影响AMV的成因 |
| 5.5 总结和讨论 |
| 第六章 变暖背景下北大西洋海温年代际变化特征及气候影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 观测和模拟AMV的比较 |
| 6.3 AMV对未来气候变暖的响应 |
| 6.4 未来AMV对气候的影响 |
| 6.4.1 未来AMV_(IV)对气候的影响 |
| 6.4.2 未来AMV_(EX)对气候的影响 |
| 6.4.3 未来AMV对气候影响的定量分析 |
| 6.5 总结和讨论 |
| 第七章 全文总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 研究特色与创新 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
（2）东海黑潮与热带气旋相互作用的数值模拟与诊断分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 前言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 热带气旋与西边界流相互作用 |
| 1.2.1 飓风与湾流相互作用研究 |
| 1.2.2 东海热带气旋与黑潮相互作用研究 |
| 1.3 拟解决科学问题 |
| 1.4 章节安排 |
| 第二章 数据和方法 |
| 2.1 数据资料 |
| 2.1.1 台风数据 |
| 2.1.2 实测数据 |
| 2.1.3 再分析数据 |
| 2.2 研究方法 |
| 2.2.1 耦合模式(COAWST)介绍 |
| 2.2.2 分析方法 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 区域耦合模式优化改进 |
| 3.1 数值模式设置 |
| 3.2 海气参数化方案敏感性试验 |
| 3.3 海气界面通量的改进 |
| 3.4 模式结果验证 |
| 3.4.1 大气结果验证 |
| 3.4.2 海洋结果验证 |
| 3.4.3 热带气旋结果验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 东海黑潮对热带气旋的影响 |
| 4.1 黑潮影响热带气旋强度与路径的统计分析 |
| 4.2 黑潮对增强热带气旋的影响过程 |
| 4.3 黑潮对减弱和其他异常热带气旋的影响过程 |
| 4.3.1 减弱个例分析 |
| 4.3.2 其他异常个例分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 热带气旋对东海黑潮区域海洋的影响 |
| 5.1 热带气旋对上层海洋影响的统计分析 |
| 5.2 热带气旋对黑潮区域海表的影响 |
| 5.2.1 动力学响应 |
| 5.2.2 热力学响应 |
| 5.3 热带气旋对黑潮区域海洋垂直结构的影响 |
| 5.3.1 热力学响应 |
| 5.3.2 动力学响应 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 本文主要结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（3）海气耦合模式中海温要素对台风“安比”和“妮妲”的影响分析研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究意义 |
| 1.2 研究进展 |
| 1.2.1 影响台风的气象要素 |
| 1.2.2 海温对台风的影响 |
| 1.2.3 海气耦合作用对台风的影响 |
| 第二章 试验模式介绍及试验设计 |
| 2.1 模式简介 |
| 2.1.1 WRF模式 |
| 2.1.2 COAWST耦合模式 |
| 2.2 模式控制方程 |
| 2.2.1 WRF控制方程组 |
| 2.2.2 COAWST控制方程组 |
| 2.3 台风个例选取及介绍 |
| 2.3.1 1810号台风“安比” |
| 2.3.2 1604号台风“妮妲” |
| 2.4 试验设计方案 |
| 2.4.1 非耦合模式下台风“安比”的试验设计 |
| 2.4.2 耦合模式下台风“妮妲”的试验设计 |
| 2.5 试验资料 |
| 2.5.1 FNL数据 |
| 2.5.2 RTG_SST_HR海温数据 |
| 2.5.3 MLSST海温数据 |
| 2.5.4 台风观测资料 |
| 第三章 非耦合模式WRF对台风“安比”的模拟结果分析 |
| 3.1 台风路径 |
| 3.2 台风强度 |
| 3.3 海温对比 |
| 3.4 位势涡度场与24小时累计降水场分析 |
| 3.5 能量场分析 |
| 3.5.1 潜热通量场 |
| 3.5.2 假相当位温场 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 耦合模式对台风“妮妲”的模拟 |
| 4.1 台风路径 |
| 4.2 台风强度 |
| 4.3 环流场形势 |
| 4.3.1 500hPa高空环流场 |
| 4.3.2 850hPa低空环流场 |
| 4.4 海温分布 |
| 4.4.1 台风登陆时刻海温分布 |
| 4.4.2 台风过程中逐日海温分布 |
| 4.5 海温梯度 |
| 4.6 感热与潜热通量 |
| 4.6.1 感热通量场 |
| 4.6.2 潜热通量场 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 未来的工作 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（4）中国地区土壤湿度对气温影响的数值诊断与模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 土壤湿度数据适用性及其变化特征研究进展 |
| 1.2.2土壤湿度对气温反馈关系研究进展 |
| 1.2.3 陆气相互作用的数值模拟研究进展 |
| 1.2.4 存在的问题 |
| 1.3 研究内容和技术路线 |
| 第二章 研究区概况、数据与方法 |
| 2.1 研究区概况 |
| 2.2 研究数据 |
| 2.2.1 GLEAM |
| 2.2.2 ERA-Interim |
| 2.2.3 CCI-ECV |
| 2.2.4 气象观测数据 |
| 2.2.5 大气边界强迫数据 |
| 2.3 研究方法 |
| 2.3.1 趋势分析方法 |
| 2.3.2 显着性检验方法 |
| 2.3.3 耦合诊断方法 |
| 2.3.4 RegCM4模式 |
| 2.3.4.1 RegCM4模式简介 |
| 2.3.4.2 基本动力方程组 |
| 2.3.4.3 主要物理过程 |
| 第三章 基于ERA-Interim中国区域土壤湿度时空变化分析 |
| 3.1 土壤湿度空间变化 |
| 3.1.1 多年平均 |
| 3.1.2 季节平均 |
| 3.2 土壤湿度趋势分析 |
| 3.2.1 年均值变化趋势 |
| 3.2.2 季节均值变化趋势 |
| 3.3 典型区土壤湿度变化分析 |
| 3.3.1 年内变化 |
| 3.3.2 年际变化 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 1980-2013中国土壤湿度-气温耦合研究 |
| 4.1 1980-2013年土壤湿度-气温耦合的空间分布 |
| 4.2 土壤湿度对耦合值的敏感性分析 |
| 4.3 土壤湿度-气温耦合在高温热浪事件中的应用 |
| 4.3.1 2013年夏季中国东南热浪事件 |
| 4.3.2 2009年夏季中国华北热浪事件 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 气温对土壤湿度异常的敏感性模拟 |
| 5.1 实验设计 |
| 5.2 气温模拟评估 |
| 5.2.1 空间变化对比 |
| 5.2.2 年际变化对比 |
| 5.3 土壤湿度对中国夏季极端高温的贡献 |
| 5.4 典型气候区土壤湿度异常对极端高温的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（5）船用间冷燃气轮机变工况特性与运行优化方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 间冷回热循环燃气轮机的发展及现状 |
| 1.3 间冷循环燃气轮机的关键技术及研究现状 |
| 1.3.1 间冷器的优化 |
| 1.3.2 间冷燃气轮机的变工况特性及运行优化 |
| 1.3.3 间冷燃气轮机的动态建模及动态特性 |
| 1.3.4 间冷燃气轮机的控制 |
| 1.4 本文的研究内容与研究思路 |
| 第2章 基于模型优选的燃气轮机部件特性重构方法 |
| 2.1 克里金方法 |
| 2.1.1 单变量克里金方法 |
| 2.1.2 协同克里金方法 |
| 2.1.3 克里金方法的主要难点 |
| 2.2 地理信息系统软件在燃机部件特性插值中的应用 |
| 2.2.1 地理信息系统 |
| 2.2.2 基于ArcGIS平台的燃气轮机部件特性插值方法 |
| 2.2.3 仿真结果及分析 |
| 2.3 基于克里金模型优选的部件特性重构 |
| 2.3.1 样本集选取方案 |
| 2.3.2 改进的留一交叉验证法 |
| 2.3.3 仿真结果及分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 液体耦合式间冷器的稳态运行优化方法 |
| 3.1 间冷器稳态变工况模型 |
| 3.1.1 物理模型及基本假设 |
| 3.1.2 等效间冷度定义及可行性分析 |
| 3.1.3 基于等效间冷度的稳态变工况模型 |
| 3.1.4 仿真结果及分析 |
| 3.2 间冷器稳态运行优化 |
| 3.2.1 多目标优化问题描述 |
| 3.2.2 基于变步长搜索的分层序列法 |
| 3.2.3 仿真结果及分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 间冷燃气轮机的稳态运行优化方法 |
| 4.1 间冷燃气轮机稳态变工况模型 |
| 4.1.1 物理模型 |
| 4.1.2 模型信息流分析 |
| 4.1.3 变工况计算流程 |
| 4.1.4 主要部件的计算 |
| 4.1.5 模型验证 |
| 4.1.6 仿真结果及分析 |
| 4.2 间冷燃气轮机的稳态变工况性能 |
| 4.2.1 基于等值曲面的分析方法 |
| 4.2.2 仿真结果及分析 |
| 4.3 基于图解法的间冷燃气轮机稳态工作线规划 |
| 4.3.1 多阶段决策与非线性规划问题描述 |
| 4.3.2 图解法 |
| 4.3.3 仿真结果及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 间冷燃气轮机的动力学模型及动态特性分析 |
| 5.1 液体耦合式间冷器的动态模型及动态特性 |
| 5.1.1 准分布参数动态模型 |
| 5.1.2 仿真结果及分析 |
| 5.2 间冷燃气轮机的动态模型及动态特性 |
| 5.2.1 惯性系统的物理模型 |
| 5.2.2 动力学方程及仿真模型 |
| 5.2.3 仿真结果及分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 间冷燃气轮机的多变量滑模控制方法 |
| 6.1 被控对象的模型线性化 |
| 6.1.1 系统的状态空间描述 |
| 6.1.2 基于小偏差摄动的模型线性化 |
| 6.1.3 基于改进自适应遗传算法的状态空间辨识方法 |
| 6.1.4 仿真结果及分析 |
| 6.2 间冷循环阶段的多变量滑模控制方法 |
| 6.2.1 滑模控制律 |
| 6.2.2 带输入积分的状态反馈 |
| 6.2.3 基于LQ方法的滑模系数矩阵求取 |
| 6.2.4 仿真结果及分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的研究成果 |
| 致谢 |
（6）波浪破碎及气泡影响下的上层海洋数值模拟研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 朗缪尔环流 |
| 1.3 波浪破碎 |
| 1.4 气泡的产生与发展 |
| 1.5 大涡模拟 |
| 1.6 本文主要研究内容 |
| 2 上层海洋数值模型及气泡浓度模型构建 |
| 2.1 上层海洋数值模型构建 |
| 2.2 浪破碎及海气平衡模型 |
| 2.3 基于大涡模拟方法的波浪破碎模型 |
| 2.4 气泡浓度模型 |
| 2.5 本章总结 |
| 3 波浪破碎下流场结构研究 |
| 3.1 仿真方法介绍 |
| 3.2 模型验证 |
| 3.3 波浪破碎强度研究 |
| 3.4 波浪破碎穿透深度研究 |
| 3.5 本章总结 |
| 4 上层海洋数值模拟研究 |
| 4.1 上层海洋模型参数设置 |
| 4.2 中等风速下上层海洋特征 |
| 4.3 高风速下上层海洋特征 |
| 4.4 微尺度波浪破碎 |
| 4.5 本章总结 |
| 5 海洋气泡数值模拟研究 |
| 5.1 模型及参数设置 |
| 5.2 波浪破碎下气泡运动数值模拟 |
| 5.3 上层海洋气泡分布数值模拟 |
| 5.4 本章总结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 文章创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
（7）极端条件下海气动量交换的规律及其影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号对照表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 海气动量交换的研究进展 |
| 1.2.1 海气通量的模化 |
| 1.2.2 风应力系数 |
| 1.2.3 海面粗糙度 |
| 1.2.4 大气波浪边界层模型 |
| 1.2.5 极端条件下的风应力特性 |
| 1.3 台风、风暴潮、波浪数值模型的研究进展 |
| 1.3.1 台风预报数值模型 |
| 1.3.2 风暴潮数值模型 |
| 1.3.3 波浪数值模型 |
| 1.3.4 耦合模型 |
| 1.4 数值模型中风应力计算方法的现状 |
| 1.5 飓风Katrina概况 |
| 1.6 本文研究内容 |
| 第2章 极端条件下海气动量交换规律的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 大气波浪边界层模型的构建 |
| 2.2.1 控制方程 |
| 2.2.2 求解方法 |
| 2.2.3 风应力的计算步骤 |
| 2.3 大气波浪边界层模型在极端条件下的应用 |
| 2.3.1 理想台风场的构建 |
| 2.3.2 波浪场的模拟 |
| 2.3.3 风应力系数的计算 |
| 2.4 大气波浪边界层模型的改进 |
| 2.4.1 飞沫液滴对边界层的作用 |
| 2.4.2 极端条件下风应力系数的变化规律 |
| 2.4.3 不同台风算例下的结果分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 海气动量交换对台风预报的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 海气相互作用计算方案 |
| 3.2.1 风应力系数 |
| 3.2.2 热交换系数 |
| 3.2.3 交换系数的比例 |
| 3.3 模型简介及算例设计 |
| 3.3.1 大气模式 |
| 3.3.2 海洋模式 |
| 3.3.3 模式耦合 |
| 3.3.4 算例设计 |
| 3.4 模拟结果及分析 |
| 3.4.1 海洋初始温度场 |
| 3.4.2 台风路径和强度 |
| 3.4.3 台风作用下的海温响应 |
| 3.4.4 台风径向结构随时间变化 |
| 3.4.5 2005 年8月29日00时的台风结构 |
| 3.4.6 飓风Matthew的数值预报 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 海气动量交换对台风浪模拟的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 台风场的构建 |
| 4.3 模型简介及算例设计 |
| 4.3.1 波浪模型 |
| 4.3.2 风应力计算方案 |
| 4.3.3 模型配置及算例设计 |
| 4.4 模拟结果及分析 |
| 4.4.1 模型验证 |
| 4.4.2 2005 年8月28日15时的波高场 |
| 4.4.3 最大波高的空间分布 |
| 4.4.4 浅水波浪的特点 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 海气动量交换对风暴潮模拟的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 台风场的构建 |
| 5.2.1 风速场的构建 |
| 5.2.2 气压场的构建 |
| 5.3 模型简介及算例设计 |
| 5.3.1 风暴潮模型 |
| 5.3.2 波-流耦合 |
| 5.3.3 模型配置及算例设计 |
| 5.4 模型验证 |
| 5.4.1 天文潮验证 |
| 5.4.2 风暴潮验证 |
| 5.5 海气动量交换对增水的影响 |
| 5.5.1 饱和风速的取值 |
| 5.5.2 风应力系数在极端条件下的变化规律 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（8）海-气耦合气候系统非线性扰动模式的周期正解（论文提纲范文）
| 引言 |
| 1 海-气耦合气候系统非线性扰动模式 |
| 2 非线性系统(8)周期正解的存在性 |
| 3 模式(7)周期正解的存在性 |
| 4 结论 |
（9）基于条件非线性最优扰动方法和IOCAS ICM的ENSO可预报性研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 ENSO理论研究进展 |
| 1.2.2 ENSO模式及其可预报性研究现状 |
| 1.2.3 ENSO的目标观测 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第二章 模式及方法 |
| 2.1 中等复杂程度海气耦合模式（ICM）简介 |
| 2.2 ICM数值模拟所需数据及分析过程 |
| 2.3 ICM对ENSO模拟及预报能力 |
| 2.4 条件非线性最优扰动（CNOP）方法 |
| 第三章 初始场误差对ENSO预报的影响及其对目标观测的启示 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 CNOP-I试验设计及结果分析 |
| 3.2.1 CNOP-I分析过程 |
| 3.2.2 最优初始场误差结构 |
| 3.2.3 误差发展机制 |
| 3.2.4 对目标观测的启示 |
| 3.3 目标观测敏感区的验证 |
| 3.3.1 试验方案 |
| 3.3.2 控制预报试验及S1-12 目标观测试验 |
| 3.3.3 CNOP相关的目标观测试验 |
| 3.4 小结 |
| 3.5 讨论 |
| 第四章 模式参数误差对ENSO预报的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 CNOP-P和C-CNOPs相关的试验设计 |
| 4.3 CNOP-P结果分析 |
| 4.3.1 CNOP-P空间分布 |
| 4.3.2 CNOP-P引起的误差演变及其增长机制 |
| 4.4 参数误差和初始场误差的联合效应 |
| 4.4.1 C-CNOPs空间结构特征 |
| 4.4.2 误差增长 |
| 4.5 小结 |
| 4.6 讨论 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 主要内容 |
| 5.2 论文的创新点 |
| 5.3 讨论及展望 |
| 图例 |
| 参考文献 |
| 个人简历和发表的学术论文 |
（10）基于一个中间型海气耦合模式和四维变分同化方法改进ENSO的模拟和预报（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究概况 |
| 1.2.1 ENSO理论的发展及研究现状 |
| 1.2.2 ENSO模式和模拟的研究进展 |
| 1.2.3 ENSO预报研究进展 |
| 1.2.4 资料同化方法和应用的研究进展 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 第二章 模式介绍 |
| 2.1 动力海洋模块 |
| 2.2 SST距平模块及Te的经验参数化方法 |
| 2.3 表征年际风应力异常的统计大气模块 |
| 2.4 耦合过程 |
| 2.5 实时预报过程 |
| 2.6 观测和模拟所需数据与分析过程 |
| 第三章 次表层上卷海温（Te）在El Ni?o事件起源中的作用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 年际变化 |
| 3.2.1 时空发展 |
| 3.2.2 El Ni?o事件的起源直接与西边界反射有关吗？ |
| 3.2.3 El Ni?o事件循环中赤道外Te场的作用 |
| 3.3 混合层热收支分析 |
| 3.4 小结与讨论 |
| 第四章 大气风场和海洋次表层上卷海温（T_e）在 2010-12年La Ni?a事件二次变冷过程中的作用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 2010-12年的观测特征 |
| 4.3 基于ICM的模拟和预测 |
| 4.3.1 影响2011年二次变冷事件的过程：单独强迫海洋模式的试验 |
| 4.3.2 ICM预报 |
| 4.4 年际风场强迫的作用 |
| 4.4.1 东风异常及其影响 |
| 4.4.2 敏感性试验 |
| 4.5 温跃层效应及其与风场强迫的同等作用 |
| 4.5.1 温跃层效应及其敏感性试验 |
| 4.5.2 Te和风场强迫影响的同等作用 |
| 4.6 小结与讨论 |
| 第五章 基于IOCAS ICM对 2015-16年El Ni?o事件的实时预报 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 2015年El Ni?o事件的观测分析 |
| 5.3 2015-16年的实时预报 |
| 5.4 小结与讨论 |
| 第六章 基于ICM的四维变分资料同化系统的建立 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 4D-Var资料同化方法 |
| 6.2.1 切线性模式 |
| 6.2.2 伴随模式 |
| 6.2.3 最优化过程 |
| 6.3 构建同化试验 |
| 6.3.1 观测系统及模式误差 |
| 6.3.2 同化试验设计 |
| 6.4 敏感性试验 |
| 6.4.1 关于背景误差协方差矩阵（B）和观测误差协方差矩阵（R）的设置的敏感性试验 |
| 6.4.2 关于同化分析间隔的敏感性试验 |
| 6.4.3 关于同化时间窗口的敏感性试验 |
| 6.5 小结与讨论 |
| 第七章 理想试验情景下的最优初始化和参数估计 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 评估基于 4D-Var方法的最优初始化的效果 |
| 7.2.1 试验设计 |
| 7.2.2 最优初始化对ENSO模拟的影响 |
| 7.2.3 最优初始化对ENSO预报的影响 |
| 7.3 基于 4D-Var的参数估计 |
| 7.3.1 基于 4D-Var的参数估计方法介绍 |
| 7.3.2 同化方案及试验设计 |
| 7.3.3 参数估计对ENSO模拟的影响 |
| 7.3.4 参数估计对ENSO预报的影响 |
| 7.4 小结与讨论 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 论文的主要结论 |
| 8.2 论文的创新点 |
| 8.3 未来工作的展望 |
| 附录 |
| A1 热带太平洋海表淡水通量强迫和海洋生物引发加热的年际变化对ENSO的调制作用 |
| A2 基于ICM的 4D-Var资料同化系统对次表层资料进行同化 |
| A3 基于ICM的 4D-Var资料同化系统对ENSO模拟和实时预报的改进 |
| 参考文献 |
| 个人简历 |
| 发表的学术论文 |
四、简单热带海气耦合模型中不同扰动形式间的耦合作用（论文参考文献）
- [1]外强迫在北大西洋海温年代际变化中的作用[D]. 秦旻华. 南京信息工程大学, 2021
- [2]东海黑潮与热带气旋相互作用的数值模拟与诊断分析[D]. 余洋. 南京信息工程大学, 2021
- [3]海气耦合模式中海温要素对台风“安比”和“妮妲”的影响分析研究[D]. 陶静雯. 国家海洋环境预报中心, 2021
- [4]中国地区土壤湿度对气温影响的数值诊断与模拟[D]. 袁庆. 南京信息工程大学, 2020
- [5]船用间冷燃气轮机变工况特性与运行优化方法研究[D]. 季念坤. 哈尔滨工程大学, 2019(04)
- [6]波浪破碎及气泡影响下的上层海洋数值模拟研究[D]. 吕修阳. 浙江大学, 2019(01)
- [7]极端条件下海气动量交换的规律及其影响研究[D]. 陈英健. 清华大学, 2017(02)
- [8]海-气耦合气候系统非线性扰动模式的周期正解[J]. 陈丽娟,鲁世平,徐晶. 应用数学和力学, 2017(04)
- [9]基于条件非线性最优扰动方法和IOCAS ICM的ENSO可预报性研究[D]. 陶灵江. 中国科学院大学(中国科学院海洋研究所), 2017(03)
- [10]基于一个中间型海气耦合模式和四维变分同化方法改进ENSO的模拟和预报[D]. 高川. 中国科学院研究生院(海洋研究所), 2016(08)