海气耦合在南海中尺度涡发展中的作用

Mesoscale eddies play a crucial role in the transport of ocean heat and momentum. They also affect the biology and chemistry of the ocean. Rich eddy activity has been detected in the South China Sea. But the evolution mechanisms of these eddies are still not clear. Recent results suggest that the air-sea interaction over mesoscale eddies can substantially affect the pathway and strength of eddies. Our object is to identify the influence of air-sea interaction on the evolution of mesoscale eddies in the South China Sea. Observational datasets and regional coupled models will be used in this study. We will first analyze the main processes of interaction over eddies, with special emphasis on the influence of eddy SST variation on wind and the feedback of wind to Ocean. Subsequently, we will find out the crucial dynamical and thermodynamical processes during the air-sea interactions, and identify to what extent will eddies be influenced by these processes. Finally, the mechanism of how dose the air-sea interaction affect the evolution of mesoscale eddies in the South China Sea will be revealed according to these results。

南海是中尺度涡丰富的海区。中尺度涡对南海的动量、热量输运以及生物、化学等过程具有重要影响，但目前对南海中尺度涡发展机制的认识仍有待深入。本世纪以来的研究表明，发生在中尺度涡上的海气耦合是影响中尺度涡的发展的重要机制。本项目的目标是揭示海气耦合在南海中尺度涡发展中的作用，将采用数据分析和数值实验相结合的研究方法。分析南海中尺度涡上海气耦合的主要过程，重点关注大气对中尺度涡所致SST变化的响应以及大气变化对海洋的反馈。探讨南海中尺度海气耦合在不同海域、不同季节的变化特征。阐明海气耦合影响中尺度涡的关键动力和热力过程以及影响的范围和量级，揭示海气耦合对南海中尺度涡产生影响的规律和机制。

本世纪以来的研究表明，在海洋中尺度上存在着与大尺度截然不同的海气耦合现象，对中尺度涡的发展具有重要影响。此前，关于中尺度海气耦合的研究多集中在大洋开阔海域。南海作为一个受到季风显著影响的半封闭边缘海，其地理位置和海气动力热力过程十分独特。本项目针对南海的具体情况，对海气耦合在中尺度涡发展中的作用进行了研究。.根据研究计划，本项目主要进行了南海中尺度涡对SST的影响、中尺度涡导致的SST变化对风场的影响以及风场变化对中尺度涡的反馈作用等三方面的研究。经过三年的工作，阐明了南海中尺度涡上海气耦合的主要过程，以及在不同区域、不同季节的变化特征，找出影响耦合的关键因子，明确了海气耦合对中尺度涡的反馈作用。在南海中尺度海气耦合方面获得了多项创新性进展，完成了预定的主要研究目标。.本项目主要取得了以下几个方面的进展：一、阐明了南海中尺度海气耦合背景场的季节变化特征；二、揭示了冬季和夏季南海中尺度涡上的耦合特征。夏季中尺度涡上的SST变化只有一个中心，冬季中尺度涡上的SST变化存在明显的两级结构。但涡旋上的SST变化均与风速存在着显著的正相关关系；三、中尺度涡上海气耦合导致的风场变化能够对中尺度涡形成重要反馈，对涡旋的强度和移动方向产生影响。夏季，风场的反馈作用可使涡旋向东南方向移动。冬季，可使涡旋向西北方向移动；四、不同季节、不同类型涡旋上风速与SST耦合的强度不同。这与耦合背景场的季节变化以及不同类型涡旋的空间分布特征有关。此外，南海中尺度涡上的耦合强度与大洋内区相似，但是风速对SST的响应具有较大的方差。这是因为南海的风场受到多种复杂因素的影响，这反映了南海海气耦合背景条件的复杂性对耦合特征的影响。.本项目的研究结果不仅对于南海中尺度涡的研究具有重要的推动作用，而且对于其它边缘海中尺度海气耦合的研究也具有重要的参考价值。对于提高我国南方天气过程和气候变化的预测水平具有重要意义。