根據基本的物理定律（牛頓運動定律、質量守恆定律和熱力學第一定律）而構造的用來研究模擬大氣環流基本性質或預測其未來狀態變化的一套流體力學和熱力學偏微分方程組和求解方案稱之為大氣環流模式（縮寫為GCM或AGCM）。
基本介紹
- 中文名：大氣環流模式
- 縮寫：GCM或AGCM
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簡介
一般要模擬或預測的主要變數為水平風場、溫度場、高度場‘濕度場和地面氣壓場，因此這套方程組包括水平運動方程（x和y方向）、靜力方向、熱力學方程、連續方程、狀態方程和水汽變化平衡方程。由連續方程垂直積分並利用垂直邊界條件，就得到地面氣壓變化的傾向方程。由方程組是高度非線性的，無法求得解析解，給定初邊值條件，一般用數值方法就可以求解這套方程組。
基本方程
經過幾十年的研究發現，各GCM模式所用的模式控制方程組已經基本定型。
物理過程
大氣運動並不是孤立的，上面要接受來自太陽輻射的影響，下面與地球表面接觸，這就構成了AGCM的下邊界。由於地球表面凹凸不平，既有陸地，又有海洋，既有高山，又有平地，既有森林又有沙漠，還有冰雪覆蓋，它們對大氣的影響既有動力，又有熱力的。同時由於大氣自身的運動和外界的影響，又會發生凝結，產生降水，改變大氣溫度和濕度，因此如何處理好這些被稱之為非絕熱的物理過程對AGCM是至關重要的。這些物理過程主要有：（1）輻射，包括來著太陽的短波輻射和大氣及地球自身放出的長波輻射；（2）凝結加熱和降水，包括大尺度上升運動產生的凝結和小尺度積雲對流的作用；（3）湍流擴散和地面過程，包括來自下墊面（水面和陸地表面）的摩擦、感熱和蒸發潛熱的計算以及大氣中的湍流垂直輸送過程和水平擴散；(4)地形的影響，包括大尺度地形的動力。熱力作用和小尺度（次網路)地形激發的重力波在穩定層結下上傳對運動的·影響。
主要特點
氣候模式有多種類型，但作為氣候模式系列之一的大氣環流模式的主要特點是：一是能顯示地模擬日天氣系統的演變，而逐日天氣系統的演變構成了氣候的最基本分量；二是含次網路物理過程的參數化，如濕對流，湍流擴散和輻射等；三是，一般而言，應包含表面參數隨時間變化的方程，但大多數模式海表面溫度均取為固定的氣候分布，不過，對於長期氣候變化問題，常常需要考慮大氣和海洋雙向相互作用，海氣耦合模式已成為許多研究目標。
大氣環流
大氣環流，一般是指具有世界規模的、大範圍的大氣運行現象，既包括平均狀態，也包括瞬時現象，其水平尺度在數千公里以上，垂直尺度在10km以上，時間尺度在數天以上。大氣大範圍運動的狀態。某一大範圍的地區（如歐亞地區、半球、全球），某一大氣層次（如對流層、平流層、中層、整個大氣圈）在一個長時期（如月、季、年、多年）的大氣運動的平均狀態或某一個時段（如一周、梅雨期間）的大氣運動的變化過程都可以稱為大氣環流。
