南海湍流熱通量的質(zhì)量分析和季節(jié)變化研究.pdf

1、海-氣間湍流熱通量是研究海氣相互作用的重要課題，深刻理解海氣間湍流熱交換有助于進(jìn)一步耦合大氣海洋模式，也有助于進(jìn)一步研究海洋熱量和淡水收支等科學(xué)問(wèn)題。但目前較常用的幾套潛熱通量和感熱通量資料在南海海域的質(zhì)量狀況如何并不十分清楚。為此，文章以基于船測(cè)的通量產(chǎn)品SOC為參照，比較了SOC、HOAPS2、NCEPl、NCEP2、ERA40和OAFLUX共六套數(shù)據(jù)集的潛熱通量和感熱通量在南海6年(1988-1993)平均場(chǎng)結(jié)構(gòu)的差異。結(jié)果顯示，

2、南海多年平均的潛熱通量呈北部高而南部低的結(jié)構(gòu)。在南海的大部分區(qū)域OAFLUX和SOC符合得最好，HOAPS2、NCEPl、NCEP2和ERA40比SOC分別高估5～10、10～30、20～35和15～25Wm<'-2>，高估的最大值中心在10<'。>N～12<'。>N的海域。對(duì)于感熱通量，在南海的大部分海域，HOAPS2、NCEPl、ERA40以及OAFLUX的干熱通量與SOC相比較分別高估出2～3Wm<'-2>，2～5Wm<'-2>，

3、2～7Wm<'-2>，1～4Wm<'-2>，NCEP2在北部海域比SOC高估1～4Wm<'-2>，南部低估1～4Wm<'-2>。湍流熱通量年平均場(chǎng)在整個(gè)南海海域隨時(shí)間的變化顯示W(wǎng)HOIOAFLUX的潛熱通量和SOC最為接近，除個(gè)別年份外，HOAPS2和SOC的差別也不大，模式產(chǎn)品的潛熱通量比SOC的都高，尤其是NCEP2和ERA40。對(duì)感熱通量來(lái)說(shuō)，各套資料差別的絕對(duì)值都不大。但因感熱通量本身量值小，故相對(duì)誤差很大。其中與SOC符合最好

4、的是NCEP2和OAFLUX，較差的是ERA40。多年平均場(chǎng)緯向平均結(jié)果顯示，無(wú)論是感熱通量還是潛熱通量都是北部高南部低，其中潛熱通量在10<'。>N處有個(gè)峰值區(qū)。 為探討通量數(shù)據(jù)集中誤差的來(lái)源，文中以5次南?，F(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)為參照，對(duì)NCEP2再分析資料中湍流熱通量在南海西南季風(fēng)期的精度進(jìn)行了評(píng)估．結(jié)果表明NCEP2估算的潛熱通量的平均值在試驗(yàn)Xisha2000、Xishal998、Kexuel和Shiyan3期間分別高估了6

5、(11％)、2(2％)、7(7％)和13Wm<'-2>(16％)，而在Xisha2002試驗(yàn)中低估了10Wm<'-2>(11％)．在5個(gè)試驗(yàn)中低估的感熱通量分別為7(130％)、3(64％)、7(170％)、5(53％)和5Wm<'-2>(72％)。模式中湍流熱通量損失的誤差來(lái)源于基本變量和算法，基本變量中以海表溫度和海面風(fēng)速的誤差產(chǎn)生的影響最大．應(yīng)用COARE2.6a算法和NCEP2的基本變量重新計(jì)算得到湍流熱通量，從日變化和季節(jié)的變

6、化上看修正后的湍流熱通量比原始NCEP2的湍流熱通量更加符合物理意義。使用由COARE2.6a重新計(jì)算得到的南海Re NCEP2湍流熱通量數(shù)據(jù)集，分析南海海-氣界面潛熱通量的平均季節(jié)循環(huán)特征發(fā)現(xiàn)，潛熱通量異常場(chǎng)的分布在海盆的南、北部差別較大，在各個(gè)季節(jié)均呈現(xiàn)出明顯的東西向帶狀結(jié)構(gòu)。 在南海南部，潛熱通量的變化同時(shí)受到風(fēng)速的變化和海氣濕度差變化的影響。冬季風(fēng)應(yīng)力旋度驅(qū)動(dòng)的海洋環(huán)流對(duì)海表溫度的變化起決定性作用，受西邊界海表溫度冷舌

7、和Ekman上升流的作用，海表溫度偏低，導(dǎo)致盡管冬季風(fēng)速較大，但潛熱支出卻偏小，春季開始增加，至夏季風(fēng)爆發(fā)后形成了海洋強(qiáng)的潛熱損失中心。 在南海北部，潛熱通量的變化幾乎與風(fēng)速的變化同相。在冬季，強(qiáng)的東北風(fēng)將陸地干冷的空氣吹到了溫暖的大洋表面，形成強(qiáng)的海氣濕度差，它隨著強(qiáng)的風(fēng)速變化而變化，導(dǎo)致此時(shí)此地的海洋潛熱損失非常大。夏季海洋潛熱損失較小，主要是由于夏季盛行的西南季風(fēng)把南部海洋面上的高溫的水汽向北輸送，濕熱的水汽增大了北部海域