大洋环流和海气相互作用的数值模拟
课程编码：070601M04005H
英文名称：Numerical Simulation of the Oceanic General Circulation and Atmosphere-Ocean Interaction
课时：80
学分：5.00
课程属性：专业核心课
主讲教师：俞永强等
教学目的要求
《大洋环流和海气相互作用的数值模拟》课程设计的思路是：充分利用海洋环流模式和海气耦合模式的模拟结果，结合观测资料，诠释大洋环流和海气相互作用的基本概念和动力学理论，重点分析当代气候数值模拟中几个受关注程度较大的问题，同时介绍有关模式设计和模式评估及其应用的初步知识。本课程可以看作是气候数值模拟的入门课程之一。
预修课程
动力气象学、物理海洋学、计算方法
大纲内容
第一章 基础知识 3学时 俞永强
第1节 大洋的划分，热带海洋
第2节 热带太平洋SST
第3节 太平洋赤道流系
第4节 温跃层
第5节 海表高度和温跃层的关系，地转流
第6节 飞频散斜压Rossby波
第7节 Kelvin波
第二章 风生环流的Sverdrup 理论 3学时 俞永强
第1节 引言
第2节 风生环流的Sverdrup理论
第3节 海洋中的西边界流
第三章 风应力，热通量，淡水通量 3学时 俞永强
第1节 风应力
第2节 湍流热通量和辐射热通量
第3节 淡水通量
第四章 云对海气相互作用的影响 3学时 俞永强
第1节 云的分类和基本概念
第2节 云对气候系统的调节作用
第3节 云对海温的影响
第4节 云辐射强迫与西太平洋暖池
第5节 气候模式模拟的云辐射强迫反馈
第6节 云辐射强迫与耦合模式的“双热带辐合带”现象
第7节 我国长江中下游独特的中层云
第8节 高原下游云结构的变化与年代际气候变化
第五章 中高纬度海气相互作用 3学时 俞永强
第1节 大气和海洋中的深对流
第2节 中高纬度海气相互作用的特征
第3节 判断局地海气相互作用是海洋强迫大气还是大气强迫海洋的方法
第4节 北大西洋的海气相互作用
第5节 中纬度海气相互作用的基本特征
第6节 热带海洋对热带外大洋的影响
第7节 北太平洋年代际振荡（PDO）和大西洋年代际振荡（AMO）
第六章 大洋热盐环流 3学时 周天军
第1节 大洋水团
第2节 热盐环流与大洋环流输送带
第3节 大洋环流的经向热输送
第4节 海气耦合模式模拟的热盐环流变率
第5节 热盐环流与气候突变
第6节 全球变暖对热盐环流的影响
第7节 太平洋的经圈环流
第七章 大洋环流模式设计初步 5学时 刘海龙
第1节 引言
第2节 基本近似和假定、方程组和边界条件
第3节 海表高度的预报方程和表面重力波
第4节 “刚盖”近似和自由面模式
第5节 分辨率，模式地理
第6节 水平网格系统，“两点”格式
第7节 垂直离散化，连续方程的差分格式
第8节 波动方程计算稳定性概念
第9节 时间积分方案
第八章 海洋模式中的参数化过程 4学时 刘海龙
第1节 引言
第2节 基本概念
第3节 穿越密度面的混合--上混合层和温跃层参数化方案
第4节 沿等密度面的混合--R82方案与GM90方案
第5节 水平黏性方案
第6节 其他物理过程
第九章 海冰及其数值模拟 3学时 刘海龙
第1节 引言
第2节 海冰在气候系统中的作用
第3节 热力学海冰模式原理
第4节 海冰厚度分布理论
第5节 动力-热力学海冰模式原理
第十章 ENSO的数值模拟 6学时 周天军
第1节 引言
第2节 热带太平洋的平均气候状态
第3节 ENSO循环的基本特征
第4节 海洋的赤道波系
第5节 热带海气相互作用的基本理论
第6节 海洋环流模式（OGCM）模拟的El Niño事件
第7节 LASG耦合模式模拟的ENSO事件
第8节 总结及未来研究展望
第十一章 印度尼西亚贯穿流的模拟 3学时 刘海龙
第1节 引言
第2节 ITF的气候意义和驱动机制
第3节 ITF的气候平均和变化特征 — 观测结果
第4节 ITF的数值模拟研究
第十二章 全球变暖的事实、原因及其模拟 6学时 周天军
第1节 引言
第2节 气候变化的观测事实
第3节 温室效应？
第4节 全球变暖的数值模拟
第5节 气候变化与碳循环
第6节 数值模拟中的不确定性以及关于全球变暖的争议
第7节 小结
第十三章 上机实习
第1节 模式介绍 3学时 郑伟鹏
第2节 计算和分析环境 6学时 郑伟鹏
第3节 敏感性试验一 6学时 郑伟鹏
第4节 敏感性试验二 6学时 林鹏飞
第5节 敏感性试验三 6学时 林鹏飞
第6节 实习报告写作 3学时 林鹏飞
第十四章 复习与考试 5学时 俞永强
第1节 复习与考试
教材信息
1、
大洋环流和海气相互作用的数值模拟讲义
张学洪、俞永强、周天军、刘海龙、郑伟鹏、林鹏飞
44256.0
气象出版社
参考书
1、
1. Introduction to Physical Oceanography
2.LASG/IAP气候系统海洋模式（LICOM1.0）参考手册
3. IAP Global Ocean-Atmosphere-Land System model
4．物理海洋学
5． Regional Oceanography: An Introduction
1. Stewart、 R.H.
2.刘海龙、俞永强、李薇、张学洪
3．Zhang X H、 Shi G Y、 Liu H、 Yu Y Q
4．叶安乐、李风岐
5．Tomczak M.、 and J.S. Godfrey
1. 2004
2. 2003
3. 2000
4. 1992
5. 2001
1. https://hdl.handle.net/1969.1/160216 2. 科学出版社 3. Science Press 4. 青岛海洋大学出版社 5. Pergamon Press
课程教师信息
俞永强，1968年出生，博士，研究员。1989年毕业于南京气象学院获理学学士学位，1997年毕业于中国科学院大气物理研究所获理学博士学位。1999年9月到2000年2月在美国Woods Hole海洋研究所访问。目前在中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室（LASG）工作，主要从事全球海洋环流模式、耦合气候系统模式的发展、评估和应用工作，是LASG全球耦合气候系统模式的主要研制者之一；同时还利用海洋模式和耦合模式进行海气相互作用、年际和代年际气候变率以及人类活动对气候变化影响的数值模拟研究
获奖及荣誉：
2005年获得国家自然科学二等奖。