北极涛动核心区的关键海洋学过程研究

项目申请人已有的研究工作证实了海面气压场存在一个北极涛动核心区（AOCR），其在过去52年没有受到与AO不一致的过程影响。AOCR的平均气压与北极涛动指数有相当高的一致性，表明发生在AOCR这样一个很小区域的过程对整个北半球的气候过程有重要的影响。大气系统的长期变化信号通常与海洋密切相关，而且AOCR包括格陵兰海、冰岛海、挪威海、部分巴伦支海,是全球海洋热盐环流的源地，也是强海气相互作用的区域。本项目基于北极涛动核心区的发现，分析该海域上层海洋结构的多年变化及其与上覆大气的相互作用，确定对北极涛动核心区有决定性作用的海洋过程，最终确定海洋如何影响北极涛动核心区的范围和气压场的变化，并深刻认识这些海洋过程在更大范围内变动的特征。主要研究内容有：AOCR上层海洋变化及其与大气系统的相互作用；北极海冰输出量的多年变化对AOCR上层海洋结构的贡献；北大西洋流的多年变化对AOCR上层海洋结构的贡献。

北极涛动核心区是赵进平本人发现的具有特殊意义的海区，其气压变化与北极涛动指数高度相关，隐喻着该海区有可能对北极涛动有重要贡献。本项目的目的是揭示该海域对大气中的北极涛动现象有什么贡献。北极涛动核心区的主体是北欧海，本项目是我国第一次支持对北欧海开展的研究。. 北欧海（Nordic Sea）是连接北大西洋与北冰洋的海域，由格陵兰海、冰岛海和挪威海组成，也称GIN海。北欧海是北大西洋涛动（NAO）的一极，也是北极涛动（AO）的关键海域，在气候系统中起到重要作用。关于NAO和AO的产生机制有不同的认识，有的认为是海气耦合的结果，还有的认为，仅仅是大气内部的振荡。无论如何，北欧海的海洋过程的作用是不可忽略的，人们需要了解北欧海在气候系统中到底发挥了哪些作用。为此，必须研究北欧海的海气相互作用，研究通过海气界面的物质通量和热通量如何影响海洋和大气的变化。. 我们关注的核心科学问题是北极涛动核心区与北极涛动和全球气候变化之间的关系，研究发生在北欧海的海气相互作用，以及海洋对气候系统的贡献。因此，我们从海洋、海冰和大气三个方面对北欧海进行了研究，深入探索了北欧海海洋过程对大气的贡献，了解了海洋发生的相应变化及海洋中发生耦合变化的过程，并探讨了北极变化。. 本项研究最重要的贡献是揭示了发生在北欧海的潜热主导的海气耦合，建立了发生在北欧海的蒸发借助冰岛低压引发的上升气流形成潜热释放，改变云量，从而改变整个辐射过程的认识体系。这个结果的重要意义是：在地球上，传统的潜热主导的海气耦合主要发生在热带海洋，在中高纬度海域未见这种海气耦合的报道。我们的成果表明，第一，发生在北欧海的潜热主导的海气耦合过程与赤道的过程非常相似，大大增强了我们对北欧海海气相互作用机理的认识。第二，北极涛动是一种与海气耦合有关的涛动，并不仅仅是大气内部的振荡。第三，将海洋的作用与大气的变化过程建立了联系，研究了北极变化过程中海洋发生的变化，包括：海冰、水团、锋面、对流。