气候模式中水、能量与熵收支的一种新诊断工具
大气与海洋物理
2019-06-13 v1 经典物理
流体动力学
地球物理
摘要
本工作提出了一种用于研究气候系统热力学的新颖诊断工具，具有从敏感性研究到模式调优的广泛应用。它包含若干分别用于评估内能收支、水文循环、洛伦兹能量循环以及物质熵产生的模块。该例程以地表和大气顶(TOA)的能量通量作为输入，用于计算大气顶(TOA)、地表以及作为残差的大气中的能量收支。经向焓输送亦由纬向平均能量收支通量的散度计算而得；随后将两半球中峰值的位置与强度作为输出给出。降雨、降雪与潜热通量作为计算水质量和潜能量收支的输入。若提供海陆掩码，则所需量分别在大陆与海洋上单独计算。该诊断工具还计算洛伦兹能量循环(LEC)及其储存/转换项，以年均值全球与半球值给出。为此，需要提供对流层中水平风速与温度的三维日场作为输入。物质熵产生的计算实现了两种方法：一种依赖于大气中辐射热通量的辐合（间接法），另一种结合气候系统中发生的不可逆过程，特别是边界层中的热通量、水文循环以及由 LEC 残差得到的动能耗散。该诊断工具的一个版本已纳入地球系统模式评估工具(ESMValTool)社区诊断中，以评估即将可用的 CMIP6 模式模拟的性能。
引用
@article{arxiv.1902.04669,
title = {A new diagnostic tool for water, energy and entropy budgets in climate models},
author = {Valerio Lembo and Frank Lunkeit and Valerio Lucarini},
journal= {arXiv preprint arXiv:1902.04669},
year = {2019}
}