海表混合层日变化的分布和成因研究

作为联系大气和海洋的纽带，海表混合层对地球气候系统及其变化起着重要的作用，而垂直混合的日变化是混合层动量和热量平衡中的关键过程。由于混合过程的非线性和不可逆，海表混合层的日变化必然对海洋与气候系统的平衡态和长期变化有不可忽略的影响。然而，由于现场观测数据的限制, 以往对全球上层海洋的研究大多基于月平均资料，因而对高频变化特别是日循环知之甚少。刚刚建成的Argo实时海洋观测网为在全球尺度上研究海表混合层的日变化提供了可能。本项目将利用大量的Argo浮标数据和多源卫星遥感资料，分析海表混合层日变化的基本规律、分布特征和主要成因。同时结合数值模式，揭示不同海域上层海洋日变化的动力和热力过程，评价现有湍流混合参数化方案模拟日变化的能力，从而加深我们对海洋环流与海气相互作用过程的认识，并为改进海洋与气候模式提供依据。

本项目结合TAO浮标观察，卫星数据，以及一维垂直混合模式来研究混合层日变化对中太平洋El Nino的加强作用。随着西风爆发的作用，暖池向东移，同时使得中太平的信风减弱。当西风爆发的频率足够强，导致中太平洋的月平均风速小于3 m/s，持续的产生强的海表温度日变化过程。日变化过程会修正日平均的海表温度。由于日变化作用导致混合层底部混合的减弱，以及夹卷过程的抑制。这些过程使得下一个月的海表温度继续升高。这个研究表明持续的日变话过程的发生，会加强中太平洋El Nino的强度。目前Argo浮标数量还未达到如我们一开始计划的那样用来研究全球海洋的日变，但是足以用来研究海洋混合层对台风的响应。西北太平洋区域平均的台风引起的混合层变化随距离台风中心的距离，台风经常的时间，纬度，以及台风经过前海洋初始场的异常的变化做了一个统计研究。基于这些Argo数据的分析，我们发现台风引起的混合层深度和温度变化的不同，包括混合层温度的延迟响应，混合层温度的长时间的恢复过程，以及初始存在的冷涡有利于混合层温度变冷，而暖涡有利于混合层深加深。利用这个项目的资源，我们还做了利用线性马科夫模型对印-太区域海表温度的预报，以及东亚季风的预报。