南大洋的海洋季节内振荡机理研究

The Introseasonal Oscillation (ISO) exists not only in the tropical ocean but also in the southern ocean at high latitude. The satellite data analysis reveals that both the Sea Surface Temperature (SST) and zonal wind represent ISO signals with zonal propagation character and regional difference in the 35S-45S latitude belt. The Atmosphere-Ocean interaction in the high latitude ocean and the tropical ocean are very different. It is hard for the southern ocean to arouse deep vertical convection because of the cold SST. So that the ocean can not lead the atmosphere movement any more, and responds to the atmosphere effect instead. Due to the influence of strong westerly wind, the introseasonal variability of SST is highly relative to the changes of wind stress and wind stress curl. The latent heat flux and Ekman pumping become much more important in the southern ocean. This program will be started from the Atmosphere-Ocean interaction and ocean circulation diagnosis in two aspects. Firstly, we will describe the basical characters of oceanic ISO in the southern ocean with observed data analisis by studying the three-demention character and propagation character of ISO in the atmosphere, sea surface and subsurface. Secondly, we will try to find out the domimating control facter by diagnosing the mixed-layer heat budget, and reveal the formation mechanism and evolution process from both the dynamic and thermodynamic aspects.

季节内振荡并不只单纯的存在于热带海洋，处于中高纬度的南大洋内部同样存在显著的季节内振荡现象。卫星资料分析表明，南大洋35 S-45 S纬度带上的SST、纬向风等清楚地反映出具有纬向传播特征且地域差异明显的季节内振荡信号。中高纬度与热带的海气相互作用明显不同，南大洋SST很低，深对流很难形成，海洋对大气不再起主导作用，而更多的是对大气运动的响应，由于南大洋被西风带覆盖，SST的季节内变化与风应力及风应力旋度的变化密切相关，潜热释放和Ekman抽吸在这里作用明显。本项目将从海气相互作用及海洋环流等要素入手进行两方面的研究：第一，通过研究南大洋季节内振荡在大气、海洋表层及次表层中的三维特征和传播特征，给出南大洋海洋季节内振荡的基本特征；第二，通过对海洋混合层热收支平衡的诊断分析，揭示南大洋海洋季节内振荡的主要控制因子，并分别从动力学和热力学角度研究海洋季节内振荡在南大洋中的形成机制以及演变过程。

卫星资料研究表明南大洋存在明显的季节内振荡，但其特征和形成机理与热带大洋明显不同。本项目从海-气相互作用和海洋环流诊断入手，从两方面对加以研究：第一，研究南大洋季节内振荡现象在大气、海洋表层及次表层中的三维结构和和传播特征；第二，通过热收支平衡诊断分析，明确南大洋的海洋ISO主要影响因子及其演变规律，分别从动力学和热力学角度研究海洋ISO在南大洋中的形成机制以及演变过程。.本项目研究取得了一些与研究计划对应的结果，这里给出三个主要方面的结果：第一，确认了南大洋季节内振荡同时存在于大气、海洋表层及次表层中，尤其是南半球的夏季更为明显。合成分析显示，海洋表层的季节内振荡的平均传播速度约为0.8米/秒，最慢传播速度约为0.1米/秒，最快可达3.3米/秒。大多数的信号是向东传播，但有时也会向西传播。南大洋的季节内振荡信号可以影响到700米以深，最强的信号出现在60米-200米的次表层。第二，通过海洋混合层的热量收支诊断，明确了南大洋的海洋季节内振荡的主要影响因子及其演变规律。大多数的季节内振荡信号可以用蒸发风反馈机制来解释，随着风速的增强（减弱），潜热释放变大（变小），对应冷（暖）的海表温度异常。潜热释放和感热释放是主要的两个控制因子，可以解释80%以上的信号强度。第三，基于收集的海表面漂流浮标资料，研究了南大洋锋面、南极绕极流的变异及能量转化特征。.本项目的研究结果不仅对我们理解南大洋的季节内振荡的形成机制和演化过程有帮助，而且有助于改进数值耦合模式及提高南大洋增暖预报技巧。.