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第一章 海洋与气候系统1

1．1 海洋是气候系统的主要成员1

1．2 海洋与气候系统的水循环2

1．3 海洋与气候系统的能量循环4

1．4 海洋与气候系统的CO2循环5

参考文献7

第二章 海表通量和海洋的热力学状态9

2．1 海洋表面的热通量9

2．1．1 辐射通量10

2．1．2 感热和潜热通量10

2．1．3 海面向下的净热通量14

2．2 海洋表面的淡水通量14

2．3 海洋表面动量通量18

2．4 海温分布和变化21

2．4．1 年平均海温21

2．4．2 混合层和温跃层22

2．4．3 海表温度的季节变化24

2．5 盐度的分布和变化27

2．5．1 海表年平均盐度分布27

2．5．2 盐度随纬度和深度的变化28

2．6 海水密度的分布29

2．6．1 海表密度的分布29

2．6．2 密度的垂直分布29

2．7 海洋水团30

2．7．1 上层和中层水团32

2．7．2 深层和底层水团32

2．8 海冰35

2．8．1 海冰的地理分布35

2．8．1 海冰的增生和消融37

参考文献38

第三章 海洋环境39

3．1 上层海洋环流39

3．2 维持海表流的力和Ekmam输送43

3．3 温跃层和西边界流46

3．4 深海环流47

3．4．1 大西洋环流49

3．4．2 太平洋环流52

3．4．3 印度洋环流53

3．5 洋盆际尺度的温盐环流和大洋传输带53

3．6 海洋环流的热输送型式56

参考文献60

第四章 大洋环流的基本方程组61

4．1 局地直角坐标系下的运动方程组61

4．2 湍流摩擦和闭合问题62

4．3 静力近似和Boussineso近似64

4．4 垂直积分的方程组65

4．5 浅水近似和深水近似66

4．6 输送方程68

4．7 球坐标系下的运动方程组68

4．8 初始条件和边界条件70

4．9 刚盖近似与正压模态和斜压模态速度场的分离求解72

4．10 开边界条件74

4．11 小尺度湍流混合过程的参数化76

4．12 海表混合层模式79

4．12．1 微分模式79

4．12．2 整体模式80

参考文献81

第五章 数值求解方法83

5．1 线性化方程组和波的色散83

5．1．1 线性化方程组83

5．1．2 波的色散84

5．2 水平离散化84

5．2．1 跳点差分格式85

5．2．2 ‘B’和‘C’格式下的惯性重力波特征87

5．2．3 滤波88

5．2．4 隐式处理89

5．3 平流方案的稳定性91

5．3．1 时间差分方案与线性稳定性91

5．3．2 非线性不稳定93

5．3．3 平方守恒形式94

5．3．4 一阶和二阶平流方案95

5．4 守恒性和正定性96

5．5 垂直坐标系的选择97

5．5．1 z—坐标系97

5．5．2 标准化深度坐标（б=z/H）97

5．5．3 等密度坐标97

5．6 GFDL海洋模式的差分方案98

5．6．1 斜压模态速度101

5．6．2 痕量（温度和盐度）方程106

5．6．3 正压模态速度107

参考文献111

第六章 海洋环境模式111

6．1 简单海洋环流模式113

6．1．1 风生流模式113

6．1．2 温盐环流的箱式模式115

6．1．3 二维经向平面模式117

6．2 三维准地转模式119

6．3 三维初始方程模式120

6．3．1 理想几何形状模式120

6．3．2 海盆尺度逼真几何形状可分辨涡旋模式124

6．3．3 全球可分辨涡旋模式126

6．3．4 全球气候系统中的海洋模式130

6．4 未来发展方向134

6．4．1 运动方程的简化134

6．4．2 涡旋研究136

6．4．3 数值算法136

6．4．4 模式与资料的最佳结合136

参考文献137

第七章 海冰的模拟139

7．1 海冰动力学140

7．1．1 自由漂移分析141

7．1．2 冰的相互作用和流变学过程142

7．2 冰厚度分布模式144

7．2．1 多层冰分布144

7．2．2 两层冰厚分布模式146

7．3 热力学海冰模式148

7．3．1 经验海冰增长模式149

7．3．2 完全热收支模式150

7．3．3 内部卤穴的影响151

参考文献154

第八章 海洋大气耦合系统的模拟157

8．1 与大气模式耦合的海洋模式157

8．1．1 沼泽海洋157

8．1．2 薄层海洋158

8．1．3 OGCM159

8．2 耦合界面和信息交换160

8．2．1 混合界面160

8．2．2 大气给海洋（和海冰）的信息160

8．2．3 海洋（和海冰）给大气的信息161

8．3 非同步耦合162

8．4 耦合模式的初始化和耦合调整164

8．5 气候漂移和通量调整167

8．6 距平耦合171

8．7 控制试验和敏感性试验171

8．8 耦合相互作用的结果173

8．8．1 厄尔尼诺与南方涛动174

8．8．2 低频变化和温盐环流174

参考文献176

第九章 海气耦合模式在气候预测研究中的应用179

9．1 对厄尔尼诺和南方涛动的模拟研究和预测179

9．1．1 引言179

9．1．2 Bjerknes-Wyrtki关于ENSO的理论180

9．1．3 对ENSO循环机制的认识181

9．1．4 简化海气耦合模式——ZC模式182

9．1．4．1 ZC大气模式182

9．1．4．2 ZC海洋模式183

9．1．4．3 ZC模式的模拟和预报184

9．1．5 混合型海气耦合模式——NCC模式186

9．1．6 耦合GCM——NCEP模式187

9．1．6．1 NCEP耦合预报系统189

9．1．6．2 预报检验和改进190

9．2 季到年际时间尺度的短期气候预测191

9．2．1 引言191

9．2．2 与ENSO相联系的气候异常预测——两步法预报192

9．2．3 热带以外SST的作用195

9．2．4 ECMWF的季节预报195

9．2．5 我国短期气候预测系统的研究197

9．3 对年代际以上尺度气候变率的研究199

9．3．1 年代际以上尺度的气候变率199

9．3．2 对年代际气候变率的模拟研究202

9．3．2．1 用未耦合的海洋或大气模式的模拟研究203

9．3．2．2 耦合模式的模拟试验205

9．3．2．3 模式模拟中的问题206

9．4 人类活动对气候影响的评估和预测206

9．4．1 对温室气体增加的平衡响应试验207

9．4．2 对温室气体逐渐增加的瞬变响应试验208

参考文献213