大气对春季东海黑潮锋响应的气压调整机制分析

采用美国国家环境预测中心的CFSR(Climate Forecast System Reanalysis)再分析资料和Quick SCAT(Quick Scatterometer)、AVHRR(Advanced Very High Resolution Radiometer)、TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)高分辨率卫星资料,研究了大气对春季东海黑潮锋响应的气压调整机制及其年际变化。结果表明,春季东海黑潮锋位于黑潮暖舌的西北侧,呈西南—东北走向,与大尺度气压背景场的等压线走向一致,锋区东南侧暖水与西北侧冷水之间产生的局地气压梯度与大尺度气压梯度形成同向叠加,使得锋区附近西北指向东南的气压梯度达到最大,造成该处的海表面10 m矢量风速也最大,在摩擦作用下形成东北偏北风(NNE)。锋区与其东南侧的NNE风之间沿锋区走向(跨锋区走向)的分量差,会在暖舌附近产生气旋性切变涡度(风速辐合),由此产生上升运动和强降水;而在锋区西北侧的冷水区情况正好相反,有反气旋性切变涡度(风速辐散),并伴有下沉运动和弱降水,从而形成跨锋区的次级环流圈。东海黑潮锋区偏强(弱)年,锋区东南侧暖水与西北侧冷水之间的局地气压梯度也偏强(弱),与大尺度气压梯度同向叠加后形成偏强(弱)的NNE风,造成锋区东南侧暖舌附近的气旋性切变涡度、风速辐合、上升运动和降水均偏强(弱),而锋区西北侧冷水区的反气旋性切变涡度、风速辐散和下沉运动均偏强(弱),跨锋区次级环流圈偏强(弱),这表明在年际时间尺度上气压调整机制仍起作用。

夏季赤道西印度洋对大气的强迫作用及其机制研究

基于1982—2015年高分辨率海气资料,从海表面温度(Sea Surface Temperature, SST)和海表面风速相关关系的角度研究了年际尺度上赤道印度洋的海气关系。结果表明,印度洋的海气关系具有明显区域性和季节性特征,即整个印度洋除赤道东南印度洋和赤道西印度洋SST与海表风速在夏季(7—9月)为显著正相关关系,主要表现为海洋影响大气;其他地区和月份均为负相关关系,主要表现为大气对海洋的强迫作用。回归分析发现,夏季赤道西印度洋SST异常可能通过海平面气压调整机制影响海表面风场,即海温增温使边界层空气增暖,海表面风场辐合增强;反之则相反。此外,还利用AM2.1模式进行模拟试验,试验结果成功地再现了夏季赤道西印度洋海表面温度与海表风速之间的正相关关系。

海洋锋海表风速最小值及其成因

利用2000—2008年AVHRR、QuickSCAT等高分辨率卫星观测资料和CFSR再分析资料,分析了墨西哥湾流区、东海黑潮锋区、巴西-马尔维纳斯合流区和厄加勒斯回流区等全球主要海洋锋区的大气响应特征,发现在上述海洋锋区普遍存在海表矢量风速的最小值分布,并对这一现象的产生原因进行探讨。研究指出:夏季(6—8月)墨西哥湾流区、6月东海黑潮锋区附近有明显的矢量风速最小值分布,而巴西-马尔维纳斯合流区及厄加勒斯回流区海洋锋附近则终年存在矢量风速最小值。产生这一现象的条件是大尺度气压背景场梯度方向与海洋锋附近海表温度梯度方向接近一致,其物理过程为:海洋锋暖(冷)水区一侧上空对应有低(高)气压,由此产生的局地气压梯度与大尺度背景气压梯度方向接近相反,导致锋区附近叠加后的气压梯度最小,海表风速因此也最小。同时,摩擦作用使海表风偏向低压一侧,于是沿锋区走向(跨锋区走向)的风速分量差在暖水区一侧产生气旋性切变涡度(风速辐合),进而造成上升运动和强降水,而该分量差在冷水区一侧则产生相反的大气响应特征。