海冰模式中盐度参数化方案和侧边界融化过程的数值模拟研究

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本文以Community Sea Ice Model(CSIM5)海冰模式和Sea IceSimulator(SIS)海冰模式分析两种盐度参数化方案在两个海冰模式中数值模拟中的差别。同时从方程出发分析SIS海冰模式中两种盐度参数化方案之间的差异项。同时采用以上模式分析侧边界融化过程对极地海冰增长和消融的热力影响。主要结论如下:   ⑴两种盐度参数化方案模拟出海冰厚度和海冰密集度地理分布差异很小,海冰厚度的差异分布在厚度高值区,而海冰密集度的差异分布在海冰的边缘地区,相比而言,夏季比冬季差异明显一点。   ⑵两种盐度参数化方案在SIS海冰模式中的存在盐度差异项,尺度分析表明,盐度差异项要比方程中其它项小1-2个量级,如果采用一级近似可以略去盐度差异项,可见两种盐度参数化方案的差异项对于对海冰增长和消融影响很小,这与数值模拟的结果吻合。   ⑶盐度差异项虽然作用很小,但具有清晰的热力效应,对北极海冰增长和消融的热力作用而言:在海冰厚度增长季节(11月到次年5月),盐度差异项通过升高海冰内部温度,抑制海冰增长;在消融的第一阶段(6月-8月),盐度差异项通过升高海冰内部温度加快海冰消融;在消融的第二阶段(9月-10月),盐度差异项通过降低海冰内部的温度抑制海冰消融。   ⑷采用CSIM5海冰模式,侧边界融化过程会减小海冰的覆盖面积,影响极地海冰面积的季节性变化,北极海冰面积的最大值和最小值都要往后延迟一个月,南极海冰面积的最大值也往后延迟一个月。同时会减小海冰的厚度,差异的大值区分布在海冰的边缘地区。海表面温度对侧边界融化有直接的影响,其中海表面温度0度线是个关键线。   ⑸将CSIM5模式中的侧边界融化过程移植到SIS海冰模式中,模拟结果对南极的影响差异很小,对北极存在一定的差异,而这种差异更符合观测事实。
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