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重大研究计划

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重大研究计划全球变化及其区域响应几个简单ENSO模式的非线性拓展和分析林万涛中国科学院大气物理研究所执行时间年
一、2003年已开展的研究工作
1. 本项目的研究内容A. 对几个简单ENSO模式进行非线性拓展与分析.B. 研究非线性拓展后几个简单ENSO模式的大气和海洋模式中的非线性项对ENSO循环机制的影响和作用.
C. 研究非线性拓展后几个简单ENSO模式的大气和海洋模式中的非线性项对ENSO预测的影响.
2. 研究方法及方案A. 研究方法
本项目拟采用以下研究方法:奇摄动渐近理论和方法,非线性不稳定性的理论和方法,数值模拟方法,对比分析等.
B. 实施方案a.对几个简单ENSO模式(ZC模式,SS模式和BH模式)中的大气和海洋模式进行非线性拓展,即在大气和海洋的运动方程中增加非线性项:非线性平流项海气耦合项中的非线性项
. b. 对以上拓展后的大气和海洋模式应用量纲分析,确定出模式中最主要的非线性项.
c. 对拓展后简单模式中的大气和海洋模式中最主要的非线性项进行数学分析,即利用奇摄动理论和方法将大气和海洋模式中最主要的非线性项进行展开、从理论上研究这些非线性项对ENSO循环机制的影响.
d. 利用拓展后的简单模式对ENSO进行数值模拟.结合b的理论分析结果,提出新的模拟和解释ENSO循环机制的理论和方法.
C. 预期研究成果
1. 弄清非线性作用对几个简单ENSO模式的影响.
2. 考察非线性作用对ENSO循环机制的影响和作用,完善ENSO循环机制的理论.
成果主要以论文形式提供、预计完成高质量SCI论文3-4篇.
3. 已开展的研究工作
1. 对几个简单ENSO模式(ZC模式,SS模式和BH模式)中的大气模式进行非线性拓展(即在大气模式中增加非线性项、例如平流项、海气耦合项中的非线性项等、然后应用量纲分析来确定模式中最主要的非线性项)、利用奇摄动渐近理论和方法,对非线性项展开、结合非线性不稳定性的理论和方法,对模式进行非线性分析.将拓展后的大气模式与拓展前的海洋模式耦合并进行数值模拟,把模拟结果同拓展前的模式模拟结果对比分析.在此基础上,考察大气模式中的非线性项对模式和ENSO循环机制的影响.
2. 对几个简单ENSO模式(ZC模式,SS模式和BH模式)中的海洋模式进行非线性拓展(即在海洋模式中增加非线性项)、利用利用奇摄动渐近理论和方法,对非线性项展开、结合非线性不稳定性的理论和方法,对模式进行非线性分析.将拓展后的海洋模式与拓展前的大气模式耦合并进行数值模拟,把模拟结果同拓展前的模式模拟结果对比分析.在此基础上,考察海洋模式中的非线性项对模式和ENSO循环机制的影响.
二、研究工作的主要进展2003年已完成了对几个简单ENSO模式(ZC模式,SS模式和BH模式)中的大气和海洋模式进行非线性拓展的工作,完成与本申请课题相关的论文8篇.其中SCI 3篇,SCIE 3篇,核心期刊3篇.完成的论文如下:
1. 林万涛、莫嘉琪,2003,简单ENSO海-气耦合模式摄动解的渐近性态、科学通报(中、英文版),(已接受),(SCI)
2. Mo Jiaqi, Lin Wantao, Zhu JiangThe perturbed solution of sea-air oscillator for ENSO model, Progress in Natural Sciences, (accepted), (SCIE)
3. 莫嘉琪,林万涛、2003,ENSO非线性模型的摄动解,物理学报,(已接受),(SCI)
4. Lin Yihua, You XiaobaoThe Seasonal Cycle of Mixed Layer Depth in the Tropical Pacific Ocean, Advances in Atmospheric Sciences, (accepted), (SCIE)
5. Lin Yihua, You Xiaobao, Guan Variability of Mixed Layer Depth and Heat Storage of Upper Layer in the Tropical Pacific Ocean, Acta Oceanologica Sinica,
6. 林一骅曾庆存,2003,正压大气中的一类慢波,科学通报(中、英文版),(已接受),(SCI)同时,针对非线性拓展后的简单ENSO模式,进行了初步的数值模拟和试验.
一个针对ZC模式数值试验的初步结果
海洋:自西向东124E ~80W 网格距2度自南向北28.75S ~28.75N 网格距0.5度
大气:自西向东~73.125W 网格距5.625度自北向南29N~29S 网格距2度时间步长月积分时间为30年(1960年1月~1990年1月)
只在大气运动方程中加入东西方向非线性平流项:试验结果见图1,图2.图2,SST距平随时间变化
三、2004年工作安排对几个简单ENSO模式,将非线性拓展后的大气模式和非线性拓展后的海洋模式耦合并进行数值模拟,把模拟结果同拓展前模式的模拟结果对比分析,考察非线性作用对模式本身和ENSO循环机制的影响和作用.
完成高质量SCI论文1-2篇.SST距平(℃)年份图1,SST距平随时间变化

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