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的windstress风应力函数估计风速的海洋。
内容
语法
τ= windstress (u10) [Taux Tauy] = windstress (u10 v10) […]= windstress (…, Cd, Cd) […]= windstress (…, ci,海冰)[…]= windstress(…,ρ,airDensity)
描述
τ= windstress (u10)估计风压力(pa)的海洋风速(米/秒)的10米以上的表面。输出τ是相同的尺寸作为输入吗u10。
[Taux, Tauy] = windstress (u10 v10)同时计算纬向和经向风应力的组成部分。
[…]= windstress (…, Cd, Cd)指定一个摩擦系数Cd。默认的Cd是1.25 e - 3,这是一个全球平均水平(卡拉et al ., 2007),但在现实中Cd可以在空间和时间变化不少。Cd可以是一个标量或矢量,二维矩阵,或3 d矩阵大小一样吗u10(和v10如果v10包含)。
[…]= windstress (…, ci,海冰)海冰指定浓度的估计Cd所给出的Lupkes和伯恩,2005年。输入海冰海冰覆盖的一小部分,必须在0到1的范围。海冰可以是一个标量或矢量,二维矩阵,或3 d矩阵大小一样吗u10(和v10如果v10包含)。
[…]= windstress(…,ρ,airDensity)指定空气密度,可以是一个标量或矢量,二维矩阵,或3 d矩阵大小一样u10(和v10如果v10包含)。的默认值airDensity是1.225公斤/米^ 3。
示例1:从再分析数据估计风应力
加载示例pacific_wind.mat,然后绘制风应力产生的海洋风。下面我用风场数据集面具地价,但你也可以轻易地使用岛如果没有了这个简单的方法区分土地和海洋的数据集。
我们将使用imagescn风应力和情节quiversc绘制风矢量:
负载pacific_wind%计算风速风应力的大小τ= windstress(函数(u10 v10));%建立地价通过设置他们南:τ(isnan (sst)) =南;%与imagesn情节,显示亮度图像,或者pcolor:图imagescn(经度、纬度、τ)轴xy图像cb = colorbar;ylabel (cb、“风应力(Pa)”)包含(“经”)ylabel (“纬度”)%增加风速矢量:持有在quiversc(经度、纬度、u10 v10,“k”)
示例1 b:小心组件
有一个有趣的关于风应力,这是它的大小正比于风速的平方。如果你计算每个组件的纬向和经向风应力分别从每个组件的风速(u10和v10),由此产生的风应力向量可以有一个不正确的大小和方向!
考虑速度矢量的分量是u10 = 2 m / s和v10 = 1 m / s。从这我们知道速度矢量角atand (1/2) = 26.6度。风应力正比于风速的广场,但是如果我们广场的每个组件风速获得风应力向量,由此产生的风应力矢量甚至不会指向正确的方向!平方每个组件的风速在这个例子会给风应力矢量角atand (1/4) = 14.0度。和它的大小是不正确的。
比较correctly-computed风应力向量incorrectly-computed风压力向量通过将正确的向量(蓝色)和不正确的向量(红色)的黑风速度矢量从示例1:
%计算正确的风应力组件:[Taux, Tauy] = windstress (u10 v10);%绘制正确的蓝风应力向量在黑风速度矢量:quiversc(经度、纬度、Taux Tauy,“b”)%不正确计算风压力组件:Taux_wrong = windstress (u10);Tauy_wrong = windstress (v10);%的情节不正确的红色风应力向量:quiversc(经度、纬度、Taux_wrong Tauy_wrong,“r”)%放大:轴([-145 -110 15 40])
以上,正确的(蓝色)风应力向量结合黑风速度矢量,而计算风应力组件单独从风速组件产生红色风应力不正确的大小和方向的向量。
示例2:海冰(理论)的影响
探索风速之间的关系,海冰浓度、压力和风力。首先定义的风速值从0到25米/秒,而海冰从0到1的浓度,然后计算风应力和情节作为风速和海冰浓度的函数:
%定义一些值的风速和海冰浓度:(U, ci) = meshgrid (0:0.1:25 0:0.01:1);%计算风应力:τ= windstress (U,“词”、ci);%绘制风应力的fn风速和海冰浓度:图imagescn (U, ci,τ)包含(“10米风速(米/秒))ylabel (“海冰浓度”)cb = colorbar;ylabel (cb、“风应力(Pa)”)
注意第一次风应力与海冰浓度增加,因为海冰的锯齿状边缘给风抓住的东西,但当海冰的浓度超过63%,堵塞冰原开始阻止风将能量转移到水。
引用
卡拉比罗尔,et al。“风应力拖曳系数对全球海洋。”Journal of Climate 20.23 (2007): 5856-5864.jcli1825.1 doi: 10.1175/2007。
Lupkes、创造者和Gerit伯恩鲍姆。“表面阻力在北极边缘海冰区:比较不同参数化概念。”Boundary-layer meteorology 117.2 (2005): 179-211.doi: 10.1007 / s10546 - 005 - 1445 - 8。
作者信息
的windstress功能和支持文档写的金宝app乍得a。格林德克萨斯大学奥斯汀分校的地球物理研究所(UTIG), 2017年2月。