黑潮中尺度温度锋面对区域性大气环流的影响研究

The ocean is an important factor that affects thermal and dynamic structures of atmosphere. Because of lack of observation data, little has been known about the influence of the ocean meso-scale temperature fronts on the regional atmospheric circulation and climate variability. Development of the satellite remote sensing technology provides us high resolution data of sea surface temperature and surface wind fields. Based on the remote sensing data, it was found that the Kuroshio temperature front may generate an atmospheric convergence that appears in entire troposphere. However, till now, it is still unclear about the generation mechanism and fine structure of the atmospheric convergence. Thus, related topics is raised in the proposal aiming at clarifying generation mechanism of the atmospheric convergence and its impacts on the regional, atmospheric circulation and the regional climate through analysis on the remote sensing and reanalysis data and the numerical simulations. The study will help to better understand the process and mechanism of influence of the Kursohio warm current on the East Asian climate, clarify the detailed dynamic and thermal structures, and improve the prediction of the regional atmospheric circulation.

海洋对大气动力、热力结构有重要影响。 但长期以来，由于缺乏观测数据，我们对海面中尺度温度锋面引起区域性大气环流及气候的变化了解甚少。卫星遥感技术的发展为我们提供了高分辨率的海面温度及海面风场数据。近年来的研究发现黑潮引起的温度锋面可诱发区域性的大气辐合带，而且这种大气辐合带的影响可达对流层顶部。但目前对黑潮大气辐合带形成机制以及精细的垂直结构仍无清晰的认识。因此本项目提出相关的研究目标，目的是通过对卫星观测数据、再分析数据的分析和数值模拟的研究揭示黑潮引起大气辐合带形成机制和其对区域性气候的影响。从海－气相互作用角度，深入认识冬、春季黑潮海区海洋对东亚天气和气候影响的过程和可能机理，包括对大气三维动力、热力结构（天气尺度）和大气环流特征（气候尺度）的影响两个方面，为提升东亚天气和气候的预测能力提供依据。

海洋对大气动力、热力结构有重要影响。近年来的研究发现黑潮引起的温度锋面可诱发区域性的大气辐合带，而且这种大气辐合带的影响可达对流层顶部。但目前对黑潮大气辐合带形成机制以及精细的垂直结构仍无清晰的认识。因此本项目提出相关的研究目标，在于揭示黑潮引起大气辐合带形成过程及区域性海气相互作用机制。本项目研究的主要成果、结论如下：1）通过对卫星观测数据、再分析数据和数值模拟结果的分析表明在冬季黑潮流的一个大气层垂直断面出现两个向上的速度群，一是位于900百帕的高度上，另一个处于850至500百帕的位置。底层大气的上升运动是由于海面的感热通量输入，高层的上升运动是黑潮区域的降雨导致的潜热输入。2）数值模型的敏感性实验证实黑潮对冬季南向东亚季风的屏障作用。随著黑潮流表面温度的增加，黑潮流引起的大气辐聚带和垂直上升速度加大，并且低层大气在穿越黑潮流时的水平速度有更加明显的减少。3）对现场的观测数据分析表明南海区域存在于夏季季风爆发有关的海洋惯性震荡，季风爆发是是引起惯性震荡重要因素。4）卫星图像表明在广东东部沿岸海出现很强的上升流锋面的射流。这种锋面射流可作为一种特殊的通道将珠江浮羽流水向东输运直到台湾浅滩附近，由于这种远距离输运效应，远处贫营养海区的初级生物初级产生力会得到大大提高。5）快速移动的热带风暴通过激发的强近惯性振荡，可改变了上层的层化，促使营养物质从下层进入混合层，导致表面初级产生力显著上升。这些研究结果揭示了中尺度海洋特征对大气的影响及上层海洋动力环境对大气过程的响应过程，加深对中尺度海－气相互作用机制的了解。本项目研究发表SCI论文14篇，书章节2篇。