黑潮-亲潮延伸区海洋中尺度涡对风暴轴的影响

The Kuroshio-Oyashio Extension (KOE) region is characterized by vigorous mesoscale eddy activity. The associated mesoscale sea surface temperature (SST) perturbations can change the atmospheric state in the marine atmospheric boundary layer. Recent modeling studies further proposed that the accumulated effect of mesoscale SST perturbations may exert significant influence on the storm track. This influence, however, has to be verified using observational or reanalysis data, and its mechanism and seasonal variation still need to be thoroughly examined. Due to the small spatial scale of mesoscale eddies, high resolution atmospheric reanalysis datasets and models have to be employed. This project plans to examine the influence of mesoscale eddies on the overlying atmospheric storm track, both taking advantage of high resolution reanalysis data and general circulation model. The 3-D characteristics, mechanism and seasonal variation will be explored. The findings of this project would contribute to the understanding about air-sea interaction in the KOE region and decadal climate feedback over the North Pacific sector.

黑潮-亲潮延伸区具有活跃的海洋中尺度涡活动，由其引起的海温异常能改变局地海洋大气边界层内的大气状态。近期模式研究指出中尺度涡对大气影响的累积效果可以对风暴轴产生显著的贡献，但其具体机制和季节差异仍有待深入研究，并需要利用观测和再分析资料进行确认。由于中尺度涡的空间尺度较小，相关研究需要依托高分辨率的大气再分析资料和数值模式。本项目拟借助高分辨率再分析资料和大气环流数值模式研究黑潮-亲潮延伸区的中尺度涡对风暴轴的影响，并揭示其特征、机制和季节差异。本项目的研究成果将有助于进一步理解黑潮-亲潮延伸区海气相互作用及北太平洋年代尺度气候反馈机制。

本项目在梳理黑潮延伸体海域中小尺度海气相互作用研究进展的基础上，围绕此区域海洋中尺度涡旋和锋面与大气的相互作用开展了多方面的研究。首先，探讨了黑潮延伸体中尺度涡年际变化的动力机制，强调了中尺度涡与黑潮延伸体急流的相互作用对维持二者年际变化的重要性，明确了中尺度涡与远处传来的风生罗斯贝波相比起主要作用。在此基础上将涡旋与黑潮延伸体锋面与亲潮延伸体锋面进行统一考虑，研究其年际变化对大气环流和大气风暴轴的分别和共同作用，表明海洋中尺度过程通过影响风暴轴继而由后者改变大气基本环流的路径。此二项研究都强调了海洋和大气中的瞬变涡旋与各自大尺度急流相互作用的重要性，以及经由大气风暴轴为媒介实现的海洋对大气的深层、远程影响。接下来继续深入探究黑潮延伸区中尺度涡引起的热力学异常，通过量化结果强调了中尺度涡在中小尺度海洋热力变率中的重要性，从另一个侧面强调了中尺度涡对海洋和大气的作用。由于中尺度涡是季节内尺度现象，而更小尺度的海洋高频变率与大气的关系尚未明确，因此本文通过检验现有理论模型在月以内时间尺度上的适用性，以及使用海洋单柱混合模式，确认了在黑潮延伸区，月以内尺度的海温变率仍由以中尺度涡为主的海洋内部变率主导，而非由大气强迫产生。上述研究成果从黑潮延伸体中尺度涡为切入点，完善了黑潮延伸体中小尺度海气相互作用。