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申请/专利权人：中国海洋大学

摘要：本发明提供了一种地球系统耦合模型海气系统高频变化优化垂向参数化方法，包括选取包含海洋模块、大气模块及相应耦合过程或耦合器的地球系统耦合模型，以满足模拟高频海气相互作用的需求；在地球系统耦合模型中进行高频海气相互作用的参数化过程。通过本发明的技术方案，本发明的参数化方案计算量小，节约时间成本、计算成本等。本发明与现实情况更相符、更合理，对于高频海气相互作用、海洋混合状况的模拟更精准。将参数化成功加入地球系统耦合模型中，更能发挥本发明对于海气相互作用的模拟优势，能够定量地评估高频过程的改进对海气系统、地球系统更加长远的影响。

主权项：1.一种地球系统耦合模型海气系统高频变化优化垂向参数化方法，其特征在于,具体包括以下步骤：步骤S1，选取包含海洋模块、大气模块及相应耦合过程或耦合器的地球系统耦合模型；步骤S2，在地球系统耦合模型中进行高频海气相互作用的参数化过程，具体包括以下步骤：步骤S2-1，在海洋模块中读取大气模块中的驱动数据；步骤S2-2，大气模块提供的驱动数据在进入数据计算前将进行的数据处理，包括数据插值、积分；若大气模块和海洋模块的网格坐标不一致，应用包括基于三角形的线性插补法、基于三角形的三次插补法或最近邻居插补法方法进行插值，得到能够匹配的新网格坐标；步骤S2-3，当表层的热吸收超过热损失时，会出现一个分层，即为混合层；若引起分层，则进行下一步；反之，则直接退出；其判断标准为计算浮力通量： 1，其中，重力加速度g取值9.8ms2，海水密度ρ取值1035kgm3，体积比热容Cp为4×103Jkg•℃，α为热膨胀系数，Qsw为短波辐射净通量，Qnsw为非短波辐射净通量，包括潜热、感热、长波辐射，β是盐膨胀系数，S是盐度，（P-E）是淡水通量，fwz是深度z的短波辐射透过率，Dlev1是第一层模型网格的深度，混合层出现在Dlev1以上；若浮力通量小于零，这代表混合层没有形成，以下步骤将不再进行；若浮力通量大于零，这代表混合层形成，继续进行下列步骤；步骤S2-4，通过大气数据判断温度剖面形态，根据天气状况，得到温度剖面参数w1、w2和w3；步骤S2-5，计算引发的混合层深度Ds，所有参数化过程都将在该深度之内进行；混合层深度Ds的计算公式如下： 2其中bulkRichardson数Ric取值0.65，Iτ是动量通量积分,Is是热量通量积分，x1是与温度剖面有关系数，由以下公式计算而来： 3步骤S2-6，在混合层深度之内，根据温度剖面对原有温度进行诊断、调整;根据热含量守恒，第一层模型网格中的总温度的变化∆SST由平流项ADV、混合项MIX、短波辐射项SW、非短波辐射项NSW及冗余项R组成： 4；若混合层生成后，第一层网格中的温度变化就变成了混合层中的温度变化∆SSTtop与混合层外温度变化∆SSTbot之和，即： 5由于生成混合层并没有进行热损耗，因此公式推导可知： 6参数化温度调整量∆SSTISDP的计算方法为： 7其中Isw是短波通量积分，Insw是非短波通量积分，代表在z深度时候的短波吸收率系数，x2是与温度剖面有关系数，由以下公式获得： 8公式的右边三项分辨代表恒温曲线、线性曲线、指数型曲线相关的项，温度剖面参数w1、w2和w3由天气状况确定；步骤S2-7，输出调整后的温度变化∆SST，并回到大气模块，进入下一步的海气耦合过程。

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