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阿宝波尔
问\ \ = (WJWcl)勒\ s王寅<水控制法,或问\ \ = \年代>水控制法在地表潜热通量在南部框;E \ s是潜在蒸散;R1第二轮被称为表面单位面积的土地。
我们现在考虑的地表在南部框属于不同的分水岭。因为这可以视为对流域径流R12的总和Sj2北冰洋和流失吗?n / s ^分水岭的所有其他海洋。与此同时,
R12 = r1 ^ (5.5.30)
sj”=(坐+ Si2)是土地面积在南部的盒子。
估计s5’,和s \ 2我们假设土地面积s2在北部盒子落在北冰洋流域。自总面积sA盆地组成和s2是已知的,那么s ^ = sL - sA Sj2 = sA - s2,假设s2 < sA。替换这些关系(5.5.30)收益率最终表达式的决心R1的R11 R12的价值”。
地表在北部盒可能是覆盖着雪,也可能是无雪,和地表的温度可能高于或低于水冻结温度Tso。下面我们描述在年径流周期的三个阶段:
冬天。有雪的土地;的温度下垫面(本例中的积雪)低于rso;没有水过滤进入土壤;不改变土壤含水量;第二轮是相等的
232年大规模的海气相互作用的水流入南部盒子。在这种情况下
^ = 0;R2 = tt RlS \ 2;^ = s \ p + s \问\霍奇金淋巴瘤,在在Ts < Tso,毫升> 0,(5.5.31)
其中M ^ = pshss2雪在陆地表面的质量在北部的盒子。
春天的高潮。积雪的温度t等于Tso;像以前一样不改变土壤含水量;第二轮是由于形成的雪融化、降水、蒸发和水流入南部盒子,也就是说,火星科学实验室dfV2 n n s \ 2 1 d P2问2 0;R2 = Rt ^——+ - +
ls i24。
为Ts 1 s = Z Qif - q2 = Tso,女士> 0,
q2是积雪的热流方程定义的
气= (Tso - Ts) (hJX +嗯~ l;(5.5.33)
Ts是年平均温度北部陆地表面的盒子;hh活跃土地层的厚度在这个盒子;艾尔是土壤热导率。
假设弹簧高潮结束的时候雪质量毫升在北部地表框消失。
夏季和秋季。陆地表面的温度仍高于rso;降水的一部分W2 < W02径流形成的消费;另一部分用于土壤含水量的变化;否则(W2 > W02)所有水分过剩转变为径流。因此,对于W2 / W02 < 1,
W2 / W02 > 1, + W2 / W02 < 1, (5.5.34)
-
- W2 P2, s12
在此期间地表的温度在北部,以及地表的温度全年在南部框,获得的热量预算方程底层表面书面形式(第一个下标是省略了)
,=我q = (Ts - Ts) (hL / XL) ~ 1是活跃的土地层的热通量。
还有待确定的北部和南部区域框。我们假设它们之间的边界恰逢年度平均等温线-4.5°C,哪个位置是由经向分布的近似的年度平均地表气温的前两个系列的勒让德多项式。最后一个条件,加上(5.5.1)——(5.5.35),形成一个封闭的系统,估计所有的气候特点我们感兴趣的北半球。
我们现在开始讨论数值实验的结果自然季节变化的模拟(图5.5 - -5.7)。可以看到,定性特征的季节性变化气候系统在北半球是正确复制。特别是,我们注意相移空气和地表温度变化之间的北部和南部的盒子,还有水和空气温度变化在两个盒子之间;没有明显的季节性变化的水温度冷深水领域的形成,痛单位,和他们的存在UML在上升流区;期的持续时间减少取暖和突然增加在海洋表面对流换热在寒冷的冷深水领域的形成;季节性振荡的振幅增加表面空气温度和地表温度在北方相比,它们的值在南部箱盒;夏季大气含水量的增加和减少冬天;振荡之间的相移陆地和海洋表面的蒸发在南部框与延迟时间的海洋表面温度的最大和最小值;显著的季节性变化蒸发冷深水领域的形成;降水的增加在南部盒伴随局部蒸发的增强;相反的降水变化在温暖的在这两个盒子和,由于夏季蒸发减少,春季和秋季降水的出现极大值在北部的盒子。
我们关注的存在一个积极的区别
图5.5热力循环特征的季节性变化在0.5维框模型的气候系统,根据·卡根et al。(1990);(一)网络辐射通量在上层大气边界南部(1)和(2)北部盒子,圈是实验数据从斯蒂芬斯et al . (1981);(b)所产生的热流在上升流区域海气界面(1),在寒冷的深海领域形成(2),和极地海洋(3),从Strokina圈是数据(1982);(c)表面空气温度在南部(1)和(2)北部盒子,圈是数据从沃伦和施耐德(1979);(d)质量砝码ted平均气温在南部(1)和(2)北部盒子,水温在UML(3)和深度层(4)在上升流区,在寒冷的深海形成(5),和深层的极地海洋(6)、固体圈数据来自奥尔特和Rasmusson(1971),开放从Strokina圈是数据(1982),三角形数据从Stepanov(1974),固体三角形的深层上升流区,开放三角形冷深水区形成;(e)南部的地表温度(1)和(2)北部框和海冰表面温度(3)圈是数据从昂特斯坦纳(1961)。
湿度在南部(1)和(2)北部盒子,从奥尔特圈是数据并Rasmusson (1971);从地表蒸发(b)(1)南部和北部(2)框;(c)从海洋表面蒸发在上升流区(1),和寒冷的深海领域的形成(2);(d)降水在南部(1)和(2)北部盒子,圈是Jaeger的数据(1983);(e)在地表在南部降雨蒸发的区别(1)和(2)北部盒;(/)降雨蒸发的区别在海洋表面上升流区(1),和寒冷的深海领域的形成(2);(g)的土壤含水量在南部(1)和(2)北部盒;(h)雪在陆地表面质量;(我)第二轮(2)南部和北部(1)盒子。
-
- 图5.7海冰的季节变化特征在0.5维盒模型,根据·卡根et al。(1990);(一)冰区域;(b)冰厚度;(c)积雪厚度(固体曲线),和融化的水(虚线),固体和开放的圈是来自不同数据源的数据。
降水和蒸发在陆地上,海洋中消极的区别,导致关闭水循环。顺便说一下,这种差异在陆地上的最小值北部盒子落在夏天由于减少降水和蒸发增加,和南部的土地上盒春天,这些最小值下降主要是由于增加蒸发。
我们还指出,高纬度地区的土壤含水量,正如所预期的那样,小于其临界值今年只在温暖的一半(雪融化后),在南部箱受到更独特的季节性振荡在冬天夏天用最小和最大。第二轮在南部箱受到类似的变化,不同降雨蒸发和径流的变化改变彼此的两个或三个月。因此,最大径流在南部盒子出现在2月底,和最小径流发生在7月中旬。径流的季节变化在北部框包含两个最大值。一个(弹簧最大)是由密集的雪融化,其他(秋季最大)是由降水增加引起的。计算结果也繁殖季节性变化区域的不对称和海冰的厚度,完整的消失在夏天的雪和海冰面积的变化之间的相移和空气温度。
数字5.5 - -5.7说明协议的程度计算与观测值之间的气候特征。可以看到,所有人不能达成令人满意的协议。所以,季节性的振幅振动的质量加权平均空气温度TA在南部盒是两倍观测值,和特定的湿度的季节性振荡振幅问同样的盒子里只有三分之二的观测值。过高的振荡的振幅的助教可能与处方常数全年朦胧;同时低估在振荡的振幅问的情况可能是由于应用瞬时降水多余的水分。顺便说一句,低估的振荡幅度问导致过高的降水和潜热振荡振幅,因此,它是一个振荡幅度的高估助教的原因。但它应该记住基本变量在模型中是表面空气温度Ta,季节性振荡的复制很满意:最大差异计算和观测值的助教发生在8月和1.5°C。
相当大的差异也是与生俱来的海的特点冰在温暖的一半。这是与有限的潜在模式,不允许出现和消失的领导和融化的水的排水系统。同时,协议的计算和观察到的年度平均值,海冰的厚度和出口证明令人满意:根据计算结果年度意味着海冰面积相当于12.0 x 106平方公里,厚度2.72米和出口0.18 x 106立方米/秒,而从观测数据等于11 x 106平方公里,2.7米,(0.1 - -0.2)x 106立方米/秒。一个类似的结论可以对径流进入海洋。根据计算结果年平均径流进入海洋的北半球规范化单位面积的土地,和年平均径流在北冰洋规范化单位面积的土地在北部盒,20.5和42.4厘米/年。实验数据产生22.022.4分别厘米/年和30.2厘米/年。
我们应该提到的估计传热到大气中寒冷的深海领域的形成。在冬天,根据计算结果,它甚至可以超过的价值吸收太阳辐射通量。迹象的存在非常大的值(500 - 600 W / m2)传热到大气中可以找到的凯尔沃兹(1983)。
气候系统的一个意识形态相似的盒子模型提出了哈维和施耐德(1985)。这不同于讨论的拒绝的描述水文循环和海冰的固定温度冷深水领域的形成,规定的季节性变化中的UML厚度上升流区,替代混合痛单位的一层的垂直温度分布遵循当地的条件之间的平衡垂直热扩散和垂直命令热传输,最后,在垂直扩散系数和上升流的近似速度垂直坐标的一些规定的功能。这些和类似的假设模型陷入了贫困的感觉占不同的反馈调节气候系统的行为,但是他们允许我们进行大量的数值实验成本。我们一致认为,每个模型都有自己的优势和一个伟大的交易,如果不是全部,取决于我们使用这些模型。
盒模型的缺陷之一,以及一维模型的假设经向热传输大气中只有quasi-two-dimensional意识到天气尺度的湍流参数化的帮助下扩散近似常量或变量取决于当地的经向温度梯度水平扩散系数和海洋中quasi-two-dimensional动荡和命令组成子午运动循环细胞。我们表明,还有一个海洋的经向热传输机制。我们定义的经向热传输MHT0,以及的子午组件当前的速度矢量量化和海洋水温T0, /他们是海洋分数单位经向地带性带的程度;cG是海水的比热;mQ是水体的质量单位截面;象征,方括号和星号意味着平均深度,纬向平均纬向平均分别和背离。
替代关系的矢量量化和TQ MHT0收益率的定义
MHT0 = f 'ocomovoTqa因为q > dX,
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