不同持续背景风场下东海黑潮温度锋与冬季大气边界层及风速关系的数值研究

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为了细致理解不同背景风场下,东海黑潮海洋锋对大气边界层的影响及其具体机制,本文利用WRF3.5较高分辨率区域大气模式进行了东中国海海面温度锋强迫下的十一年冬季模拟,并对其中大气边界层对海洋锋的响应进行了不同持续背景风分类下的合成分析。模拟结果的研究发现,相对于海面温度,东海黑潮海面温度锋强度与大气边界层内的各要素具有更加显著的对应关系。但在不同的持续背景风下,稳定的海面温度锋会导致大气边界层的不同响应。进一步的研究表明,冬季东海黑潮海洋锋区存在三种持续背景盛行风:沿着海洋温度锋的东北风(NE)、跨越海洋锋从暖水向冷水的东南风(SE)以及跨越海洋锋从冷水向暖水的西北风(NW)。持续风维持过程中,海面风速与海面温度间并没有显著的对应关系,只是在SE持续风向下随海温的升高风速增大。但考虑海面温度梯度与海面风速对应关系时,三种风向下则具有不同的显著对应关系。其中,NW持续风向下,海面风速在海洋锋暖侧随着海面温度梯度的增大而减小;而SE风向下的海面风速在海洋锋冷侧,随着海温梯度的增大而增大。在平行于海洋锋的背景风向下,伴随着NE持续风维持,海洋边界层高度基本不变,海面温度锋所引起的海平面气压异常导致了海面风速的变化,气压调整机制起着重要作用,并且在这种持续风向下,代表着平均动能的矢量风和包含着扰动动能的标量风对于海洋锋的响应是相似的。而在垂直于海洋锋的风向下(NW和SE),跨越海面温度锋的边界层高度变化,引起了大气动量异常的垂直输运并最终导致海面风速的改变,因此垂直混合机制则更加重要。同时在垂直于海洋锋的风向下,矢量风和标量风对于海洋锋的响应也有着显著的差别。
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