初始误差对双流环变异可预报性的影响

IOCAS-IR > 海洋环流与波动重点实验室

	初始误差对双流环变异可预报性的影响
	张坤
学位类型	硕士
导师	穆穆
	2013-05
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位专业	物理海洋学
关键词	双流环变异条件非线性最优扰动（cnop） 1.5层浅水模式可预报性
摘要	本文使用球坐标下1.5-层浅水模式模拟海洋风生双流环及其变异过程，利用条件非线性最优扰动（CNOP）方法研究初始误差对双流环变异可预报性的影响。文章主要内容和结论如下：首先利用1.5-层浅水模式模拟海洋风生双流环，结果发现该模式能够较好地模拟出典型的双流环流场及其变异过程。随着流场动能的不断增大，双流环射流从拉伸模态发展为收缩模态，这与观测结果一致。在此基础上，建立了研究双流环变异可预报性的非线性优化系统，并利用此系统计算在双流环变异过程中不同约束大小下的条件非线性最优初始扰动（CNOP）和第一线性奇异向量（FSV）。通过比较CNOP和FSV的空间结构和目标函数值，发现在较小扰动约束下，不同约束下的CNOP与CNOP之间以及CNOP与FSV之间的空间结构类似；但随着扰动约束增大，它们的空间结构差异逐渐变大。另外，CNOP的非线性发展总是要大于FSV的非线性发展，二者目标函数差值随着扰动约束增大而变大。这说明非线性作用在双流环变异过程中是不可忽略的，而且CNOP方法能够克服线性近似方法的不足，更适合于研究初始误差对双流环变异可预报性的影响。另外，以双流环从拉伸模态向收缩模态的转变过程为背景场，利用CNOP方法考察初始误差对双流环变异可预报性的影响，计算得到两类初始误差：全局CNOP型和局部CNOP（LCNOP）型初始误差。研究发现这两类初始误差对双流环变异有几乎相反的影响。通过考察误差的发展，发现在射流从拉伸模态向收缩模态的转变过程中，CNOP型初始误差促进射流弯曲的发展，在预报时间段内射流弯曲程度变大，并使得涡旋脱落相比背景场提前了60天；而LCNOP型初始误差则延缓射流弯曲发展，在预报时间段内射流弯曲程度变小，并且使得涡旋脱落相比背景场推迟了90天。此外，相比LCNOP，CNOP型初始误差引起的预报误差更大，导致双流环变异的预报技巧下降更多，同时发现上层厚度扰动对于双流环变异由重要影响。两类初始误差得到较大发展的区域均存在较大的流速切变和位势涡度极值。在这些区域可能存在正压不稳定，使误差能够不断从背景场吸收能量进而发展起来。关键词：双流环变异；条件非线性最优扰动（CNOP）；1.5-层浅水模式；可预报性
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/17916
专题	海洋环流与波动重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	张坤. 初始误差对双流环变异可预报性的影响[D]. 中国科学院研究生院,2013.

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