全球大洋季節(jié)內(nèi)尺度上海-氣相互作用特征分析

席婧嫄，周 磊*，姜良紅

（1.衛(wèi)星海洋環(huán)境動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江杭州 310012；2.國家海洋局第二海洋研究所，浙江杭州 310012）

全球大洋季節(jié)內(nèi)尺度上海-氣相互作用特征分析

席婧嫄1，2，周 磊*1，2，姜良紅1，2

（1.衛(wèi)星海洋環(huán)境動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江杭州 310012；2.國家海洋局第二海洋研究所，浙江杭州 310012）

判定局地海-氣相互作用的特征對(duì)海-氣耦合模式中應(yīng)用哪種形式的“強(qiáng)迫模擬”具有重要指導(dǎo)作用。本文根據(jù)海表熱通量異常與海表溫度異常及海表溫度變率之間的相關(guān)關(guān)系，對(duì)全球大洋季節(jié)內(nèi)尺度上的海-氣相互作用特征進(jìn)行了綜合分析。結(jié)果表明：（1）南、北半球亞熱帶地區(qū)海-氣相互作用的特征主要表現(xiàn)為大氣對(duì)海洋的強(qiáng)迫，且在夏季（北半球?yàn)?—8月，南半球?yàn)?2—翌年2月）強(qiáng)迫作用的范圍最大，冬季強(qiáng)迫作用的范圍最小；（2）赤道中、東太平洋及赤道大西洋地區(qū)海-氣相互作用的特征全年表現(xiàn)為海洋對(duì)大氣的強(qiáng)迫，印度洋索馬里沿岸、阿拉伯海以及孟加拉灣地區(qū)僅在6—8月表現(xiàn)出海洋強(qiáng)迫大氣的現(xiàn)象，而孟加拉灣則在9—11月表現(xiàn)為大氣強(qiáng)迫海洋；（3）45°N（S）以上的高緯度地區(qū)海表溫度的異常和變率無法用局地?zé)嵬康慕粨Q來解釋，這是因?yàn)樵搮^(qū)域海表溫度的變化主要由平流等海洋內(nèi)部動(dòng)力過程決定，因此海-氣之間在季節(jié)內(nèi)尺度上的相互作用不明顯。在某些海區(qū)，季節(jié)內(nèi)尺度上的海-氣相互作用關(guān)系與季節(jié)以上時(shí)間尺度的這種關(guān)系可能會(huì)有明顯不同。

海-氣相互作用；海-氣熱通量；海表溫度異常；全球大洋；季節(jié)內(nèi)變化

0 引言

海-氣相互作用是指海洋與大氣間各種物理量的交換、各種尺度運(yùn)動(dòng)間的相互影響、互相耦合的過程［1］。在不同的時(shí)間尺度和不同的地區(qū)，海-氣相互作用會(huì)表現(xiàn)出不同的特征。研究清楚不同地區(qū)不同時(shí)段內(nèi)局地海-氣相互作用特征是大氣強(qiáng)迫海洋，還是海洋強(qiáng)迫大氣，這不僅對(duì)研究海-氣耦合模式中的“強(qiáng)迫模擬”有很好的指導(dǎo)作用，也對(duì)提高模式預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性有很大的幫助［2-3］。

海-氣界面間熱通量的交換是海-氣相互作用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)［4-8］。海-氣熱通量分為湍流熱通量（潛熱通量和感熱通量）和輻射熱通量（短波輻射通量和長(zhǎng)波輻射通量）兩部分。海-氣界面間熱通量的異常變化，尤其是湍流熱通量的2個(gè)分量同海表溫度異常（Sea Surface Temperature Anomaly，SSTA）之間的聯(lián)系是海-氣相互作用的一個(gè)最直接的反映，我們可以通過分析兩者之間的相關(guān)性，對(duì)局地海-氣相互作用的特征進(jìn)行判斷［6-8］。除此之外，根據(jù)低空正負(fù)渦度異常與SSTA之間的空間分布情況［9］，或者降水異常與同期SSTA之間的相關(guān)性［2-3］也可對(duì)局地的海-氣相互作用特征進(jìn)行判斷。

根據(jù)各種不同的判斷方法，學(xué)者們已經(jīng)對(duì)太平洋、大西洋以及印度洋季節(jié)以上尺度的海-氣相互作用特征進(jìn)行了比較多的分析。例如，周天軍等［8］根據(jù)熱通量與SST的相互關(guān)系指出冬季熱帶印度洋的中東部、夏季熱帶西印度洋和北印度洋海-氣相互作用特征主要表現(xiàn)為海洋對(duì)大氣的強(qiáng)迫，而在60°S附近的南大洋冬季（7月份左右）主要表現(xiàn)為大氣對(duì)海洋的強(qiáng)迫。周天軍等［10］基于同樣的方法對(duì)冬季北大西洋海-氣相互作用的特征進(jìn)行了分析，指出SST的年際變率主要源自大氣的強(qiáng)迫，并且這種強(qiáng)迫作用主要是通過海-氣熱力耦合的作用實(shí)現(xiàn)的。WU et al［2］利用局地降水同SST的相關(guān)性作為判據(jù)，指出赤道中、東太平洋地區(qū)以及赤道西印度洋地區(qū)海-氣相互作用特征主要是海洋對(duì)大氣的強(qiáng)迫，同時(shí)海表熱通量在海-氣相互作用過程中起著阻尼的作用；而在熱帶印度洋-西太平洋交匯區(qū)，不同季節(jié)海-氣相互作用的特征是不同的，雨季表現(xiàn)為大氣強(qiáng)迫海洋，而在旱季以及雨季的轉(zhuǎn)換期主要表現(xiàn)為海洋強(qiáng)迫大氣。

對(duì)于目前引起大家廣泛關(guān)注的季節(jié)內(nèi)的變化，其海-氣相互作用的基本特征尚未被人們廣泛認(rèn)識(shí)，然而這種尺度上的海-氣相互作用對(duì)海洋及大氣中的季節(jié)內(nèi)變化影響很大，因此其特征不容忽視。例如ZHOU et al［11］指出，在印度季風(fēng)爆發(fā)前，孟加拉灣局地的海-氣相互作用對(duì)季節(jié)內(nèi)變化的北向傳播有著重要的作用，暖的SST異?？梢则?qū)動(dòng)大氣，引起大氣不穩(wěn)定，產(chǎn)生局地強(qiáng)對(duì)流，并最終導(dǎo)致季風(fēng)的提前爆發(fā)。XI et al①XI J，ZHOU L，MURTUGUDDE R，et al.Impacts of intraseasonal SST anomalies on precipitation during Indian summer monsoon［J］. Journal of Climate（submitted）.對(duì)印度季風(fēng)期間季節(jié)內(nèi)的海表溫度異常與降水之間的關(guān)系進(jìn)行了分析，研究指出，夏季索馬里沿岸、阿拉伯海、孟加拉灣都是海洋強(qiáng)迫大氣的區(qū)域，并且印度半島南端和北孟加拉灣的強(qiáng)降水都是由季節(jié)內(nèi)的SST異常所驅(qū)動(dòng)的。基于季節(jié)內(nèi)海-氣相互作用特征的重要性，本文運(yùn)用WhoiOAElux全球海洋海-氣通量客觀分析資料，對(duì)全球大洋在季節(jié)內(nèi)尺度上的海-氣相互作用特征進(jìn)行了詳細(xì)的分析，這可為今后研究季節(jié)內(nèi)的變化起到一定指導(dǎo)作用，也為日后修正海-氣耦合模式、提高模式的準(zhǔn)確率提供一定的參考。

1 資料來源與分析方法

1.1 資料來源

本文所用的海表溫度（SST）數(shù)據(jù)和熱通量（包括凈熱通量、潛熱通量和感熱通量）數(shù)據(jù)來自美國伍茲霍爾海洋研究所客觀分析海-氣通量項(xiàng)目（WhoiOAElux）提供的第3版本的日平均資料，時(shí)間范圍從1985年1月1日到2009年12月31日，水平分辨率為1°×1°。需要注意的是凈熱通量向下為正（即正值表示熱量從大氣進(jìn)入海洋），而潛熱和感熱通量則是向上為正（即正值表示熱量從海洋進(jìn)入大氣）。為了能夠在季節(jié)內(nèi)尺度上進(jìn)行分析，本文用Butterworth濾波器，對(duì)所選取的數(shù)據(jù)進(jìn)行了5～90 d的帶通濾波，只保留了季節(jié)內(nèi)頻段的信號(hào)。Butterworth濾波器已經(jīng)被廣泛用于對(duì)海洋和大氣中的各種頻率信號(hào)進(jìn)行濾波，其濾波的效果是可靠的［12-14］。

本文之所以選擇WhoiOAElux的通量資料，是因?yàn)樵撡Y料集的數(shù)據(jù)受到了嚴(yán)格的質(zhì)量控制［15］，同時(shí)具有較高的時(shí)、空分辨率，且該資料的數(shù)據(jù)覆蓋全球，為在全球范圍內(nèi)研究熱通量與海表溫度之間的關(guān)系提供了保障。

1.2 分析方法

CAYAN［6-7］曾提出一個(gè)簡(jiǎn)單而有效的方法，對(duì)局地海-氣之間相互作用的特征是大氣強(qiáng)迫海洋還是海洋強(qiáng)迫大氣進(jìn)行判斷。當(dāng)大氣強(qiáng)迫海洋并且海洋自身的平流和混合項(xiàng)對(duì)海表溫度的異常并不起主要作用時(shí)，海洋內(nèi)部的動(dòng)力過程則可以忽略，此時(shí)海表溫度異常隨時(shí)間的變率）主要是由海表凈熱通量項(xiàng)所決定，其中Q＇為海表凈熱通量異常，

netρ0為海水的密度，cp為熱容量，Δz為上混合層深度。因此當(dāng)某一區(qū)域向下的＇之間顯著正相關(guān)（即代表向下的熱通量異常引起海表溫度產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間變化的趨勢(shì)），則反映了當(dāng)?shù)睾?氣相互作用特征是大氣強(qiáng)迫海洋。

相反的，由于大氣對(duì)海洋的響應(yīng)較快，海表溫度的異常變化可以直接引起海-氣界面潛熱和感熱通量的異常，從而進(jìn)一步引起大氣的變化。因此在SSTA與某一區(qū)域向上的湍熱通量（潛熱通量與感熱通量之和，Q＇L+S）之間表現(xiàn)為較強(qiáng)正相關(guān)的區(qū)域里，海-氣相互作用的過程則主要是由SST的變化所驅(qū)動(dòng)的，即反映了當(dāng)?shù)睾?氣相互作用的特征主要表現(xiàn)為海洋強(qiáng)迫大氣。

2 結(jié)果與分析

2.1 全球大洋季節(jié)內(nèi)大氣強(qiáng)迫海洋的情形

為了考察全球大洋季節(jié)內(nèi)海-氣相互作用的特征，我們首先對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行了整個(gè)時(shí)間序列上5～90 d的帶通濾波。相對(duì)大氣來說，海洋有較大的熱容量，其調(diào)整過程相對(duì)緩慢［16］。因此，熱通量的異常僅能引起海表溫度異常產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間變化的趨勢(shì)圖1給出了1985—2009年共25 a間季節(jié)內(nèi)全球大洋海表溫度異常的變率與向下的凈熱通量異常Q＇net之間相關(guān)系數(shù)的空間分布，其相關(guān)性均已通過99.9%的顯著性檢驗(yàn)。

根據(jù)上一節(jié)CAYAN［7］提出的方法，與 Q＇net之間表現(xiàn)為較強(qiáng)正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.3以上）的區(qū)域則代表著當(dāng)?shù)睾?氣相互作用的特征是大氣強(qiáng)迫海洋。從圖1的整體來看，全球大洋中這種大氣強(qiáng)迫海洋的區(qū)域主要位于南、北半球的亞熱帶，即分別對(duì)應(yīng)著南極繞極流海區(qū)，以及黑潮、灣流及其延伸體海區(qū)，以25°S和25°N為軸線呈帶狀分布。需要注意的是，CANYAN［7］所提出的方法本質(zhì)上是充分非必要條件，即當(dāng)海洋內(nèi)部的動(dòng)力過程對(duì)SST的變化不起主要作用時(shí)，大氣變化所導(dǎo)致的熱通量異?？梢灾苯右l(fā)海洋SST產(chǎn)生變化的趨勢(shì)，即大氣強(qiáng)迫海洋；反之，當(dāng)大氣強(qiáng)迫海洋時(shí)，并不能說海洋內(nèi)部的動(dòng)力過程對(duì)SST的變化就沒有影響，它可能會(huì)引起與大氣強(qiáng)迫效果一致的作用，也可能會(huì)引起相反的作用（但此時(shí)對(duì)SST變化的作用效果不如大氣的明顯）。例如，在季節(jié)內(nèi)尺度上，黑潮、灣流及其延伸體海區(qū)是大氣強(qiáng)迫海洋的區(qū)域，但是黑潮和灣流海域海洋內(nèi)部的中尺度渦過程也是很明顯的，只不過相比較于大氣季節(jié)內(nèi)變化對(duì)SST的影響，這種海洋內(nèi)部的動(dòng)力過程影響較弱。

對(duì)比圖1a和圖1c可以看出，南、北半球大氣強(qiáng)迫海洋的區(qū)域分布具有很明顯的季節(jié)差異：在北半球的冬季（圖1a，12月—翌年2月），北太平洋和北大西洋大氣強(qiáng)迫海洋的現(xiàn)象僅出現(xiàn)在中國南海、30°N的太平洋中心、墨西哥灣以及百慕大海域；而對(duì)于南半球大洋（此時(shí)正處于夏季），大氣強(qiáng)迫海洋的范圍則分布在15° S至45°S的整片海域。當(dāng)北半球進(jìn)入夏季（圖1c，6月—8月），北太平洋和北大西洋在整個(gè)亞熱帶海域內(nèi)之間均呈現(xiàn)出很強(qiáng)的正相關(guān)（≥0.4），說明夏季北半球大氣強(qiáng)迫海洋的范圍達(dá)到全年最廣；而此時(shí)整個(gè)南太平洋和南大西洋之間無明顯的正相關(guān)，整個(gè)南半球僅在印度洋30°S附近的部分海域里會(huì)出現(xiàn)較弱的大氣對(duì)海洋的強(qiáng)迫作用。

圖1 季節(jié)內(nèi)尺度上全球大洋向下的凈熱通量異常（Q＇）與海表溫度異常的變率之間相關(guān)系數(shù)的空間分布netEig.1 Spatial distribution of the correlation coefficients between downward Q＇ andin thenetintraseasonal band for each season over global oceans相關(guān)性已通過99.9%的顯著性檢驗(yàn)，黑色等值線代表相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.3；圖中DJE，MAM，JJA和SON分別代表北半球的冬、春、夏和秋季，后圖同The significance level is 99.9%，and the black contours mark the correlation coefficient of 0.3.DJE，MAM，JJA and SON represent winter，spring，summer and autumn in north hemisphere，hereafter the same

從以上分析中可知全球大洋大氣強(qiáng)迫海洋的區(qū)域主要位于南、北亞熱帶地區(qū)，并且在各自半球的夏季分布范圍最大，冬季分布的范圍最小。然而與前人用月平均數(shù)據(jù)分析的季節(jié)或年際的海-氣特征［7，10，17-18］相比，本文所得出的這一結(jié)論表明了海-氣相互作用在季節(jié)內(nèi)尺度上與在季節(jié)或年際尺度上有明顯不同的特征。例如CAYAN［7］用COADS的月平均數(shù)據(jù)分析全球大洋，指出北太平洋和北大西洋在冬季表現(xiàn)為大氣對(duì)海洋明顯的強(qiáng)迫；李博等［18］分析了EGOALS-s 1.0耦合模式輸出的月平均資料，發(fā)現(xiàn)熱帶外北太平洋上冬季海-氣相互作用占主導(dǎo)地位的是大氣對(duì)海洋的強(qiáng)迫；周天軍等［10］對(duì)卑爾根氣候模式（BCM）的輸出作了季節(jié)平均，指出北大西洋冬季SST異常從北到南“冷、暖、冷”的三核型結(jié)構(gòu)主要是由大氣強(qiáng)迫產(chǎn)生的。為了驗(yàn)證本文所用方法和資料的正確性，我們用WhoiOAElux的月平均數(shù)據(jù)對(duì)全球大洋低頻變率的大氣強(qiáng)迫海洋的情形進(jìn)行了分析（圖2）。從圖2中可以看出，當(dāng)用月平均數(shù)據(jù)計(jì)算凈熱通量異常與SSTA的變率之間的相關(guān)性時(shí)，北太平洋和北大西洋之間的相關(guān)性確實(shí)是在冬季時(shí)達(dá)到最強(qiáng)，且較強(qiáng)正相關(guān)的區(qū)域分布得最廣（圖2a），這足以說明大氣強(qiáng)迫海洋這一特征嚴(yán)重依賴于我們所選取的時(shí)間尺度，這與文獻(xiàn)［19］中得出的結(jié)論一致。因此在不同尺度上進(jìn)行海-氣相互作用過程的模擬時(shí)都應(yīng)首先對(duì)局地海-氣相互作用過程是否是大氣所強(qiáng)迫的進(jìn)行判定，這樣才能避免因缺少大氣對(duì)海洋強(qiáng)迫的負(fù)反饋而導(dǎo)致模擬的失效。

2.2 全球大洋季節(jié)內(nèi)海洋強(qiáng)迫大氣的情形

圖3為季節(jié)內(nèi)尺度上SSTA與向上的潛熱、感熱通量之和的異常（Q＇L+S）之間相關(guān)系數(shù)的空間分布，同之前的分析一樣相關(guān)性已通過99.9%的顯著性檢驗(yàn)。從圖3可以看出，赤道中、東太平洋地區(qū)SSTA與Q＇L+S之間全年正相關(guān)，表明該海域海-氣間的相互作用主要是海洋對(duì)大氣的強(qiáng)迫，這與前人［20-22］在季節(jié)以上尺度進(jìn)行分析所得出的結(jié)論是一致的，說明無論在哪種時(shí)間尺度上，該海域的SST異常都是由海洋的自身變化所引起的，同時(shí)海表熱通量（主要是潛熱通量）在海-氣相互作用過程中起著阻尼的作用。對(duì)于大西洋，季節(jié)內(nèi)海洋強(qiáng)迫大氣的區(qū)域全年都分布在整個(gè)赤道地區(qū)，并且在北半球的夏、秋季SSTA與Q＇L+S之間的相關(guān)系數(shù)最高（部分地區(qū)系數(shù)超過0.6）。然而當(dāng)用月平均資料對(duì)SSTA和Q＇L+S之間的相關(guān)性進(jìn)行分析（圖4）后發(fā)現(xiàn)，在赤道大西洋的西部地區(qū)季節(jié)以上尺度的這種海洋強(qiáng)迫大氣的特征很難看到，這說明這一區(qū)域SST的強(qiáng)迫作用主要是季節(jié)內(nèi)的，對(duì)于兩者之間強(qiáng)迫與反饋的機(jī)制還有待于日后的詳細(xì)探索。

對(duì)于印度洋地區(qū)，海洋強(qiáng)迫大氣的情形具有很明顯的季節(jié)特征，基本只是在北印度洋的夏季（6月—8月）和秋季（9月—11月）出現(xiàn)。夏季印度洋上海洋強(qiáng)迫大氣的分布范圍比較廣，在索馬里沿岸、阿拉伯海、孟加拉灣以及蘇門答臘和爪哇島以西的海域均能看到Q＇L+S與SSTA之間較強(qiáng)的正相關(guān)（部分區(qū)域相關(guān)系數(shù)≥0.5），這與周天軍［8］用COADS月平均數(shù)據(jù)得出的結(jié)論較為一致。秋季印度洋上海洋強(qiáng)迫大氣的區(qū)域僅存在于沿著爪哇島西南方向的部分海域上，而在冬季和春季整個(gè)印度洋上這種海洋強(qiáng)迫大氣的特征基本消失。印度洋季節(jié)內(nèi)尺度上的SST強(qiáng)迫對(duì)印度季風(fēng)的提前爆發(fā)［11］、印度半島南端和孟加拉灣上的強(qiáng)降水①的產(chǎn)生都有重要的影響，因此印度洋地區(qū)這種季節(jié)內(nèi)海洋強(qiáng)迫大氣的現(xiàn)象應(yīng)當(dāng)?shù)玫礁嗟闹匾暋?/p>

圖3 季節(jié)內(nèi)尺度全球大洋向上的潛熱與感熱通量之和的異常（Q＇L+S）同SST異常之間相關(guān)系數(shù)的空間分布Eig.3 Spatial distribution of the correlation coefficients between upward Q＇L+Sand SSTA in the intraseasonal band for each season over global oceans相關(guān)性已通過99.9%的顯著性檢驗(yàn)，黑色等值線代表相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.3 The significance level is 99.9%，and the black contours mark the correlation coefficient of 0.3

圖4 月平均的Q＇L+S同SSTA之間相關(guān)系數(shù)的空間分布Eig.4 Spatial distribution of the correlation coefficients between monthly upward Q＇L+Sand SSTA相關(guān)性已通過99.9%的顯著性檢驗(yàn)；黑色等值線代表相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.5 The significance level is 99.9%，and the black contours mark the correlation coefficient of 0.5

2.3 季節(jié)內(nèi)尺度上3類海-氣相互作用特征的區(qū)域劃分

前文已經(jīng)對(duì)全球大洋在季節(jié)內(nèi)尺度上大氣強(qiáng)迫海洋以及海洋強(qiáng)迫大氣這兩類特征進(jìn)行了分析，然而大洋里仍有很多區(qū)域是無法用這種局地的海-氣相互間強(qiáng)迫與反饋的機(jī)制來解釋的，我們將這種情形列為海-氣相互作用的第3類特征?？紤]到我們用來判定局地海-氣相互作用是大氣強(qiáng)迫海洋還是海洋強(qiáng)迫大氣的方法是在忽略海洋的平流、對(duì)流以及混合等海洋內(nèi)部動(dòng)力過程的基礎(chǔ)上所提出的，所以對(duì)于那些無法用局地海-氣熱通量交換來解釋的地區(qū)則很有可能是由海洋的動(dòng)力過程所決定的，這有待于進(jìn)一步通過數(shù)值模式來驗(yàn)證。

圖5為全球大洋季節(jié)內(nèi)尺度上局地海-氣相互作用3類特征的空間分布，是對(duì)圖1和圖3當(dāng)中相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.3以上的區(qū)域進(jìn)行匯總，其中紅色代表海洋強(qiáng)迫大氣的區(qū)域，藍(lán)色代表大氣強(qiáng)迫海洋的區(qū)域，綠色代表無明顯局地海-氣間相互強(qiáng)迫作用的區(qū)域。從圖5中可以看出在海-氣相互作用過程中海洋對(duì)大氣起強(qiáng)迫作用的區(qū)域主要位于赤道地區(qū)，而大氣強(qiáng)迫海洋的區(qū)域則主要位于南、北亞熱帶地區(qū)。對(duì)于45°N（S）以上的高緯度地區(qū)以及海洋強(qiáng)迫大氣與大氣強(qiáng)迫海洋的銜接地區(qū)則很難看到明顯的海-氣間相互強(qiáng)迫與反饋的現(xiàn)象，說明這些區(qū)域無法用局地海-氣熱通量的交換來進(jìn)行解釋，即屬于第3類區(qū)域。

對(duì)比圖5c和圖5d可以發(fā)現(xiàn)在孟加拉灣的北部（圖5c和圖5d中方形框所標(biāo)注的區(qū)域）存在一種與全球其它海域都不同的獨(dú)特的季節(jié)變化。在夏季時(shí)表現(xiàn)為海洋對(duì)大氣的強(qiáng)迫，而在秋季則表現(xiàn)為大氣對(duì)海洋的強(qiáng)迫。孟加拉灣北部的這種海洋強(qiáng)迫與大氣強(qiáng)迫之間的轉(zhuǎn)換現(xiàn)象很有可能與南亞季風(fēng)的爆發(fā)和撤離有關(guān)。在南亞季風(fēng)爆發(fā)階段，孟加拉灣局地的海-氣相互作用特征變?yōu)楹Ｑ髮?duì)大氣的強(qiáng)迫，此時(shí)季節(jié)內(nèi)暖的SST異?？梢詫?dǎo)致大氣動(dòng)力不穩(wěn)定、引起大氣深對(duì)流，從而給當(dāng)?shù)貛韽?qiáng)降水；同時(shí)，暖的SST異常也會(huì)誘發(fā)低空產(chǎn)生氣旋，新生成的氣旋隨著SSTA的北向傳播而逐漸增強(qiáng)，相應(yīng)地引起水汽向上輸送，為形成降水提供充足的水汽①。目前我們對(duì)于季風(fēng)撤離階段的海-氣相互作用過程尚未進(jìn)行深入探討，這有待于今后單獨(dú)對(duì)印度洋地區(qū)的海-氣相互作用進(jìn)行系統(tǒng)分析。

圖5 全球大洋季節(jié)內(nèi)尺度上局地海-氣相互作用3類特征的空間分布Eig.5 Spatial distributions for the 3 kind characteristics of air-sea interaction in the intraseasonal band for each season over global oceans其中紅色代表海洋強(qiáng)迫大氣的區(qū)域，藍(lán)色代表大氣強(qiáng)迫海洋的區(qū)域，綠色代表無明顯海-氣間相互強(qiáng)迫作用的區(qū)域；（c）和（d）中的方形框代表孟加拉灣區(qū)域Red represents SST forcing areas，blue represents atmospheric forcing areas，and green represents the areas that cannot explicated by the SST forcing nor the atmospheric forcing.The Bay of Bengal is marked by the box in（c）and（d）

3 結(jié)論

本文以海表熱通量與SST異常及SST變率之間的相互關(guān)系作為判據(jù)，利用伍茲霍爾海-氣通量（WhoiOAElux）的日平均資料，經(jīng)過濾波后對(duì)1985—2009年間全球大洋在季節(jié)內(nèi)尺度上的海-氣相互作用特征進(jìn)行了分析，得到以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（2）赤道中、東太平洋和赤道大西洋地區(qū)向上的湍熱通量（潛熱與感熱通量之和）異常與SSTA之間全年呈現(xiàn)出較強(qiáng)的正相關(guān)，表現(xiàn)出海洋強(qiáng)迫大氣的特征。而對(duì)于印度洋地區(qū)海洋強(qiáng)迫大氣的現(xiàn)象存在明顯的季節(jié)差異：夏季最強(qiáng)，并主要出現(xiàn)在索馬里沿岸、阿拉伯海、孟加拉灣以及10°S左右的海域上；秋季范圍縮小到僅沿爪哇島西南方向的部分海域上；而冬、春季這種海洋強(qiáng)迫大氣的現(xiàn)象則基本消失。

（3）45°N（S）以上的高緯度地區(qū)很難看到上面提到的2種海-氣間相互強(qiáng)迫的現(xiàn)象，即無法用局地海-氣熱通量的交換來解釋SSTA或SSTA的變率，這種情況則很有可能是由海洋內(nèi)部的動(dòng)力過程所決定的，還有待于之后借助數(shù)值模式來進(jìn)一步驗(yàn)證。

以前，人們對(duì)全球不同海域海-氣相互作用特征的分析，主要是側(cè)重于海-氣之間長(zhǎng)時(shí)間尺度的變化（用月平均數(shù)據(jù)表征海-氣相互作用特征的季節(jié)變化）。隨著觀測(cè)以及模式數(shù)據(jù)精度的不斷提高，人們對(duì)介于短期與長(zhǎng)期時(shí)間尺度的季節(jié)內(nèi)變化越來越關(guān)注。但是，目前對(duì)全球大洋在季節(jié)內(nèi)尺度上的海-氣相互作用特征還沒有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。究竟哪些區(qū)域是海洋起驅(qū)動(dòng)作用，而哪些區(qū)域是大氣起驅(qū)動(dòng)作用，對(duì)完善模式的海-氣耦合意義重大。本文首次對(duì)全球大洋季節(jié)內(nèi)尺度上的海-氣相互作用特征進(jìn)行了綜合分析，所得到的結(jié)論為海-氣耦合模式中選擇哪種形式的“強(qiáng)迫模擬”提供了一定的參考，同時(shí)對(duì)于修正海-氣耦合模式、提高模式預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率起到一定的幫助。然而本文并沒有對(duì)海-氣之間強(qiáng)迫作用的誘發(fā)機(jī)制作詳細(xì)的分析，這需要今后通過數(shù)值模式來深入研究。

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Characteristics of intraseasonal air-sea interactions over global oceans

XI Jing-yuan1，2，ZHOU Lei*1，2，JIANG Liang-hong1，2
（1.State Key Laboratory of Satellite Ocean Environment Dynamics，Hangzhou 310012，China；2.The Second Institute of Oceanography，SOA，Hangzhou 310012，China）

The force and response relation between the ocean and the atmosphere is critical for the development and diagnosis of the ocean and the atmosphere general circulation models（GCMs）.Based on the relationship between sea surface heat flux anomalies and sea surface temperature anomalies（SSTA），the characteristics of intraseasonal air-sea interactions were analyzed over global oceans.The results show that the atmospheric forcing dominates in the subtropics.It is significant in the summer hemisphere，but not noticeable in the winter hemisphere.Erom the central to the eastern tropical Pacific Ocean and in the tropical Atlantic Ocean，SST forcing dominates throughout the year.Over the Indian Ocean，the performance of air-sea interaction differs with seasons.Along the coast of Somalia，over Arabian Sea，and over the Bay of Bengal，SST forcing dominates only from June to August.Instead，from September to November，atmospheric forcing takes the place of SST forcing and dominates over the Bay of Bengal.In the areas other than the above ones，the variability of SSTA or SSTA tendency has little connection with the surface heat flux，which suggests a decoupling between the ocean and the atmosphere in the intraseasonal band.Overall，the force and response relation between the ocean and the atmosphere in the intraseasonal band changes with seasons and locations. It can also differ from the ocean-atmosphere coupling in the seasonal time scale and longer time scales.

air-sea interaction；air-sea heat flux；SSTA；global ocean；intraseasonal change

P732.6

A

1001-909X（2014）03-0001-08Doi：10.3969/j.issn.1001-909X.2014.03.001

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2014-04-14…………

2014-05-23

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目資助（2013CB430302）：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助（41376034）；國家海洋局第二海洋研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)項(xiàng)目資助（JT1302）

席婧嫄（1987-），女，河北保定市人，主要從事海-氣相互作用方面的研究。E-mail：xijy@sio.org.cn

*通訊作者：周磊（1979-），男，研究員，主要從事海-氣相互作用方面的研究。E-mail：zhoulei-zq@hotmail.com