最小的温盐环流模型

多年来,教科书上的例子解释多个州两个盒子模型局限于THC一直是一个理想化的一个半球(Stommel, 1961),尽管two-hemisphere版本(Rooth, 1982)可能更合适来描述大西洋THC (Marotzke, 2000)。然而,Stommel的配置(图3.2)是有用的分类现有的模拟突然气候变化涉及THC和识别一些重要开放式问题关于未来大西洋的THC的稳定。raybet雷竞技最新

图3.2

减少,但然后以突然转换到反向响应模式。这是一个突然的气候变化根据本文档中使raybet雷竞技最新用的定义;响应速度大大快于强迫的变化。

至于真正的大西洋,气候系统,问题的关键是是否THC是最好的raybet雷竞技最新特点是“低”或“上”的情况。有可能暂时微扰,说,淡水迫使THC诱导一个永久的改变吗?这将

图3.2显示了原始设置Stommel的THC个盒子模型。南北之间的水交换低纬度框(左)和一个高纬度框(右)是参数化的函数之间的密度差两个盒子。淡水迫使H表示,淡水通量穿过大气层从低纬度到高纬度地区或等价于如下所示,盐通量穿过大气层从高纬度地区到低纬度地区。

循环由体积通量问被高低纬度之间的密度差成正比。如果问> 0,有两极表面流由于高纬度密度大于低纬度密度,反之亦然。在低纬度地区,海洋向大气中热量和失去淡水;相反在高纬度地区。因此,在低纬度地区温度和盐度都高于在高纬度地区。这对密度有相反的效果。问> 0时,温差主导着密度差异和驱动循环,而盐度差别刹车,反之亦然。沉没的情况问> 0,隐含在高纬度地区,熟悉从北大西洋和THC描述今天的活跃。

在一个合理的极限情况(Marotzke, 1990),箱温度被认为是由大气中,是地表淡水交换。新添加的系统水平扩散。它反映了运输的盐度海洋环流,海洋环流系统的特点是迅速西部边界附近的洋流和慢返回进一步向东流动,发生在几乎相同的深度。理解海洋环流的影响THC的稳定是至关重要的,和目前使用的模型可能会扭曲了这种影响,因为他们的低空间分辨率。

两种情况被认为是在这里。“标准”是古典THC盒子模型只有非常微弱的扩散;其他情况下将指定“扩散”。In the example shown, the diffusive case has a different proportionality factor relating density differences to flow strength, such that with the same freshwater forcing, the two cases have very similar strengths of the "normal" North Atlantic THC.

意味着真正的THC显示磁滞和突变的可能性。或将任何过渡平滑,迫使时间尺度的变化是可逆的?模拟与综合三维模型显示这两种类型的行为。海洋与相对较大的扩散模型,由数值的选择方案,展品瞬态行为非常类似于图3.4上虚曲线缓慢淡水通量微扰时应用于北大西洋(Mikolajewicz Maier-Reimer, 1994)。less-diffusive耦合模型

盒3.3

多重平衡和模型参数

图3.3两个盒子模型的稳态解决方案大气的功能海洋淡水通量h .取决于水平的强度(扩散)混合模型展览多个eqilibria范围有限的淡水通量曲线(底部),或者或者,一个独特的解决方案(顶部曲线)。(更多细节见板6)。

图3.3稳态解的两个盒子模型作为一个函数的淡水通量h .根据硕士水平的强度(扩散)混合模型展示多个eqilibria范围有限的淡水通量曲线(底部),或者或者,一个独特的解决方案(顶部曲线)。(更多细节见板6)。

展品永久地改变了THC (Manabe史都华牌,1988)。这方面已经与定量关联不同的垂直混合在这些模型(Manabe史都华牌,1999)。

上面的简单的盒模型表明,在参数空间的形状和位置滞后强烈依赖于模型设置和模型参数的值。参数的不确定性直接转化为滞后的不确定性,因此可能响应的不确定性系统的扰动。调查使用简化模型表明,混合方案和混合参数值是至关重要的在确定滞后的形状(Knutti储料器,2000;设和韦弗,2001)。不幸的是,混合在海洋里不是在当代气候模型模拟,因为糟糕的参数化的小规模的流程和解决不足。raybet雷竞技最新的位置现在、过去和未来的气候系统的磁滞曲线,和它的形状raybet雷竞技最新

图3.3(也参见板6)显示,两个盒子模型可以计算的稳定状态分析和流量q的依赖(THC的强度的衡量)在淡水通量H可以检查。在标准情况下(弱扩散,降低曲线),THC是最强的(值任意设置为1),当淡水通量H就消失了。较高的H, THC削弱。如果H = 0.3,没有稳态解问> 0是可能的。然而,对于H > 0.1,还有一个稳定平衡,反向THC的模式,与q < 0。这个流模式加强H增加。在一定参数范围内,这里0.1 < H < 0.3,三个平衡是有可能的;容易证明,中间一个(在曲线的虚线部分)并不是一个稳定的解决方案。在H范围,模型表现出滞后。

滞后的存在强烈依赖于模型参数。这是显示的一个案件中,由于环流横向混合传输的效果增加(强烈扩散)。磁滞消失(上曲线);逐步增加淡水迫使,THC顺利趋于0,smoothly-turns反向模式H = 0.56。对于任何给定的淡水强迫,都有一个独特而稳定的THC。THC的多个平衡的存在因此强烈依赖于模型公式,参数化的过程,和选择的参数值。

和复杂性,显然是在气候动力学主要的尚未解决的问题。raybet雷竞技最新结果,最重要的是取决于一个特定形状的滞后可能不健壮的发现在这个阶段。

非线性引起的突然改变是否简化模型工件的简化或携带到更复杂的和现实的系统需要调查。只有更全面、更完整的气候模型可以制定一个令人信服的潜在假设这些简单的非线性模型承担足raybet雷竞技最新够的现实主义。

继续阅读:突然的影响趋势

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