Evolution of cool skin and direct air-sea gas transfer coefficient during daytime     

Alexander V. Soloviev  Peter Schlüssel 《Boundary-Layer Meteorology》1996,77(1):45-68

Absorption of solar radiation within the thermal molecular sublayer of the ocean can modify the temperature difference across the cool skin as well as the air-sea gas transfer. Our model of renewal type is based on the assumption that the thermal and diffusive molecular sublayers below the ocean surface undergo cyclic growth and destruction, the heat and gas transfer between the successive burst events are performed by molecular diffusion. The model has been upgraded to include heating due to solar radiation. The renewal time is parameterized as a function of the surface Richardson number and the Keulegan number. A Rayleigh number criterion characterizes the convective instability of the cool skin under solar heating. Under low wind speed conditions, the solar heating can damp the convective instability, strongly increasing the renewal time and correspondingly decreasing the interfacial gas exchange. In the ocean, an additional convective instability caused by salinity flux due to evaporation becomes of importance in such cases. The new parameterization is compared with the cool skin data obtained in the western equatorial Pacific during the Tropical Ocean Global Atmosphere Coupled Ocean Atmosphere Response Experiment in February 1993. In combination with a model of the diurnal thermocline it describes main features of the field data both in nighttime and daytime. Under low wind speed conditions (< 5 m s^-1) diurnal variations of the sea surface temperature due to the formation of a diurnal thermocline were substantially larger than those across the cool skin. Under wind speeds > 5 m s^-1, diurnal variations of the surface temperature due to the variations of the thermal molecular sublayer become more important.  相似文献   

印度洋冬季风异常海气环流耦合模态分析     

张东凌  卢姁  张铭 《大气科学》2017,41(5):975-987

本文对印度洋冬季风异常海气环流耦合主要模态做了分析和讨论,得到以下结果:第一模态海面和低空大气环流的异常主要发生在东印度洋海域上空,而上层大洋环流的异常则主要反映了印度洋冬季风环流的异常,并主要体现在西向赤道暖流和东向赤道逆流上。第二模态的大气环流相应异常主要发生在孟加拉湾、阿拉伯海和赤道印度洋上空,而上层大洋环流异常除与第一模态类似外,还包括索马里暖流的明显异常。第一、二模态分别是印度洋冬季风的偏东、偏西模态,也是其主、次模态;均有约4年的年际变化,还分别有约18、22年的年代际变化;该主、次模态分别在1976年及1976、1986年有突变发生;这样印度洋冬季风有约4年的年际变化,并在1976年出现明显突变。该主、次模态的年代际变化周期也是冬季北太平洋海气联合复EOF分解第二、第一模态的年代际变化周期,这反映两大洋之间有密切联系,这是因冬季蒙古西伯利亚高压是南亚、东亚冬季风的共同源头,对两大洋的大气环流异常都有明显影响。南亚冬季风偏强时印度洋的Hadley环流和赤道辐合带上的对流均偏强,反之亦然;且该冬季风的主、次模态都如此;这也反映了南亚冬季风大气环流异常与冬季热带大气环流异常之间的耦合关系。当该主、次模态发生正、负异常变化时,近表层热带印度洋海温异常分别呈现横贯大洋的南北向跷跷板变化以及大洋东、西向的跷跷板变化;但前者是主要的。印度洋冬季风对印度洋偶极子起着抑制作用,这是该偶极子在冬季最弱的原因。在热带印度洋,大气低空垂直运动下沉、上升区域都分别大致位于该大洋近表层的下沉、上升运动区域之上,这构成了海气相互作用的负反馈机制,并有助于南亚冬季风、Hadley环流、赤道辐合带以及印度洋中冬季风环流的维持和稳定。  相似文献   

两类ENSO事件非对称性特征分析   总被引：2，自引：0，他引：2       下载免费PDF全文

李智玉  张文君  徐海明 《Acta Meteorologica Sinica》2015,73(6):1019-1038

利用1961—2010年多种海、气观测资料,分析了东部型(EP)和中部型(CP)ENSO事件海温异常的非对称性及可能原因,并讨论了两类ENSO事件的非对称性对大气环流的可能影响。结果表明,海温异常非对称性包括空间分布非对称、强度非对称以及持续性非对称。从动力学角度来看,虽然不同事件发展衰减阶段主导的动力作用不尽相同,但就两类事件强度非对称性而言,海洋垂直对流项起关键性的作用。此外,研究发现,无论是通过海温强迫直接影响的赤道地区或是通过遥相关影响的赤道外地区,大气非对称响应都表现出与海温异常非对称较强的一致性,其中东部型ENSO的非对称性分布与事件暖位相分布相似,而中部型ENSO的非对称性分布与事件冷位相分布相似,且东部型ENSO非对称性差异大于中部型ENSO。  相似文献   

2002年南海季风爆发前后西沙海区海-气通量交换及其变化   总被引：15，自引：1，他引：14       下载免费PDF全文

闫俊岳  唐志毅  姚华栋  李江龙  肖义国  陈弈德 《地球物理学报》2005,48(5):1000-1010

利用2002年4月24日至6月20日在西沙海区进行的第三次南海海-气通量观测试验资料,采用涡相关法和TOGA COARE25b版本通量计算方案,计算了西南季风爆发前后海洋-大气间的通量交换,讨论了辐射、动量、感热通量、潜热通量、海洋热量净收支的时间变化特征及其与气象要素变化的关系.结果表明：西南季风爆发前后,太阳短波辐射、海面净辐射、潜热通量和海洋热量净收支变化特别强烈;通量变化受不同环境要素的影响：感热通量与海-气温差呈正相关关系,与气温呈明显的负相关关系.潜热通量与风速、海-气温差及海面水温均有正相关关系,其中与风速的关系最密切.动量通量（τ）主要随风速变化,它与风速（V）的关系可以表示为τ=000185V2-000559V+001248.  相似文献   

东海海—气界面二氧化碳通量的季节变化与控制因素研究进展   总被引：1，自引：0，他引：1  

曲宝晓  宋金明  袁华茂  李学刚  李宁  段丽琴  马清霞  陈鑫 《地球科学进展》2013,28(7):783-793

通过对东海海—气界面二氧化碳(CO2)交换有关研究的总结,剖析了东海表层海水CO2分压(pCO2)的区域分布特征,探讨了海—气界面CO2通量(FCO2)的季节变化规律,诠释了影响海—气界面CO2转移的主要因素.结果表明,东海表层海水pCO2的区域分布具有明显的季节变化,可将其分为冬季、夏季、过渡季节(春季、秋季)3个时段.冬季西部近岸海域由于水体垂直交换强烈,造成表层水体pCO2较高,而中、东部陆架海域由于浮游生物的光合作用使得pCO2较低.夏季近岸河口海域由于陆源输入的影响导致pCO2较高,中、东部陆架海域受温跃层、长江冲淡水、浮游植物的综合作用pCO2较低.春季、秋季为过渡时段,表层海水pCO2分布变化剧烈,受控因素较为复杂.东海全年表现为大气CO2的净汇,其中冬、春、夏为碳汇,其海—气界面FCO2分别为(-6.68±6.93),(-4.94±0.80),(-3.67±1.09)mmol/(m2·d).秋季表现为碳源,通量约为(1.50±8.37)mmoL/(m2·d).东海全年平均通量约为-3.16 mmol/(m2·d),共可吸收CO2约为6.92×106 t C/a.不同季节海—气界面FCO2的年际变化凸显了人为因素的影响,近海富营养化加剧,三峡工程的运行都可能是造成东海冬季碳汇量减少、秋季碳源/汇格局转变的原因.  相似文献   

积云参数化方案对夏季东亚季风区海气系统位相关系模拟的影响   总被引：1，自引：0，他引：1  

李荔珊  胡轶佳  钟中  朱益民 《气象科学》2016,36(3):329-339

本文利用区域海气耦合模式RegCM-POM,分别选取Grell积云参数化方案和Emanuel积云参数化方案对北半球夏季(5—10月)的东亚气候进行模拟,研究不同积云对流参数化方案(CPS)对东亚夏季季风区海气系统位相关系模拟的影响。结果表明:不同CPS模拟的陆地降水具有一定的不确定性,而海洋降水和海温的模拟受CPS选择的影响更大。其中,Emanuel方案对海洋降水和海温的分布形势模拟总体上要好于Grell方案,且可以更好的模拟中国近海各海区的海气系统位相关系,特别是大气对海温的负反馈过程。原因在于Emanuel方案模拟的对流降水与海温的位相关系更接近观测总降水与海温的位相关系;而Grell方案对南海和孟加拉湾的对流降水模拟偏少,对黑潮对流降水的模拟偏多,错误地模拟了这几个海区积云对流过程发挥的作用,故其模拟的海气系统位相关系不如Emanuel方案。  相似文献   

太平洋海气CO₂通量对气候事件的响应     

李阳春  徐永福 《气候与环境研究》2013,18(5):571-582

应用一个嵌套了海洋生物地球化学循环的太平洋环流碳循环模式,分析了1960～2000年太平洋不同海区海气碳通量随时间的变化。模拟结果显示,赤道太平洋为大气CO₂的排放区,南、北太平洋(南、北纬15°至模式计算区域南、北边界)为吸收区。3个海区海气碳通量随时间均存在显著的波动,其中赤道太平洋海气碳通量年际波动最显著。3个海区海气碳通量年际波动对气候事件的响应并不一致,在El Niño年赤道太平洋冷舌的强度和总溶解无机碳(DIC)的浓度以及输出生产力均会受到上升流减弱的影响而降低,La Niña年这些海气碳通量控制要素的分布情况则正好相反,但在南北太平洋副热带以及高纬度海区,El Niño和La Niña对这些要素带来的影响却并不一定相反,对输出生产力的影响甚至是一致的。以海表温度(SST)为例考察海气碳通量与物理场之间的关系表明,在赤道太平洋上升流对DIC的影响是控制海气碳通量变化的主要因素,而在其他海区,尤其是副热带海区,由于垂直运动的年际变化较小,且生物生产力水平较低,SST的波动对海气碳通量年际变化的影响更加重要。  相似文献   

Air-Sea Interactions under the Existence of Opposing Swell     

Hisashi?MitsuyasuEmail author  Yoshikazu?Yoshida 《Journal of Oceanography》2005,61(1):141-154

Data of a comprehensive laboratory study on the coexistent system of wind waves and opposing swell (Mitsuyasu and Yoshida, 1989) have been reanalyzed to clarify the air-sea interaction phenomena under the coexistence of wind waves and swell. It is shown that the magnitude of the decay rate of swell due to an opposing wind is almost the same as that of the growth rate of swell caused by a following wind, as measured by Mitsuyasu and Honda (1982). The decay rate is much smaller than that obtained recently by Peirson et al. (2003), but the reason for the disagreement is not clear at present. The effect of an opposing swell on wind waves is very different from that of a following swell; wind waves are intensified by an opposing swell while they are attenuated by a following one. The phenomenon contradicts the model of Phillips and Banner (1974), but the reason for this is not clear at this time. The high-frequency spectrum of wind waves shows a small increase of the spectral density. Wind shear stress increases a little due to the effect of opposing swell. The intensification of wind waves by opposing swell and the small increase of the spectral density in a high-frequency region can be attributed to the increase of wind shear stress. Such organized phenomena lead to the conclusion that the hypothesis of local equilibrium for pure wind waves (Toba, 1972) can also be satisfied for wind waves that coexist with opposing swell. The recent finding of Hanson and Phillips (1999) can be explained by this mechanism.  相似文献   

海～气耦合振荡的非绝热慢波     

李超  朱方来 《成都信息工程学院学报》1991,(1)

本文从大气能量平衡方程和海温变化方程出发,得到海～气耦合的多频振荡系统,分析此多频系统的特殊频率方程得到: 1)当大气视为非定常,海洋视为定常的情况下,得到的波动本质上是非绝热的Rossby波。 2)当大气定常,海洋非定常的情况下,得到两类性质相异的波动;一类是周期为准半年(4～9月)的非绝热慢波,另一类是周期为准两年(2～3年)的非绝热慢波;两类慢波的传播方向完全相反,准两年波比准半年波传播得更慢(两者几乎相差一个量级)。  相似文献   

北大西洋涛动与欧亚冬季气温     

任广成 《成都信息工程学院学报》1990,(Z1)

本文首先分析了北大西洋涛动的自身振动及其对欧亚地区冬季气温的影响,而后又对北大西洋涛动与500hpa西风指数变异之联系作了探讨。结果发现:北大西洋涛动存在着较显著的9年变化周期,其强弱变化对欧亚大范围冬季气温具有一定程度的影响,尤其是对大西涛动与同期和前期5月及10月特定区域500hpa西风指数关系密切。  相似文献