南海西沙观测资料揭示的海温异常及海气相互作用
摘要
本文利用1961—1999年西沙海温观测资料,分析了海温的长期变化趋势以及年际和半年内时间尺度变化特征,进而结合气象观测资料探讨在各种时间尺度上海温异常变化与地面和高空气象要素之间的联系,揭示其海气相互作用特征。 海温具有逐渐上升的长期变化趋势,海温的上升是地面气温和水汽含量持续增加的直接原因之一。同时云量减少导致的短波辐射的增加是海温的上升的重要影响因素,风速减少导致的潜热减少对海温的增加有促进作用。 在年代际时间尺度上,海温变化周期的峰值为45个月,海温异常主要出现11一3月。海温异常在很大程度上受到云量异常变化的影响,云量异常偏多(偏少),海温则异常偏少(偏多)。冬半年东太平洋海温异常发生期间,通过“大气桥”机制,导致云量的变化,从而使南海地区海温产生异常,进而影响到中国大陆南部地区降水。夏半年南海海温异常在一定程度上受到蒸发潜热的抑制,变化幅度相对于冬半年来说有所变小。海温的异常也直接导致了其上空气温和水汽的变化,从而改变了大气稳定度结构和水汽含量,形成了抑制海温异常的云量变化的负反馈。 在半年以下时间尺度上,海温显著周期变化的峰值出现在19—27候之间,秋冬季海温异常幅度比春夏季大。云量和风速异常超前海温异常1一2候的负相关最为显著,云量的变化通过改变短波辐射对海而的加热量从而导致海温的变化,风速的变化通过改变海而蒸发潜热通量也可以加强海温的变化。大气环流条件和水汽条件为云量的增多提供了保障,导致海温下降,但与此同时,低层大气温度受海面感热输送减少的影响也下降,中层大气温度则由于水汽凝结潜热释放而有所上升,从而也在不断形成使大气趋于稳定的大气稳定度条件;低层水汽含量随着海温的降低而减小,在不断地积累不利于云量增多的水汽条件。当海温降低到一定程度后,在不利的大气环流和水汽饱和条件共同作用下,形成了抑制海温异常发展的云量变化的负反馈,云量开始减少,使得短波辐射对海而的加热增加,海温进入上升期,水汽含量的减少也从低层向中层伸展,促进了云量的进一步减少,并于海温达到最低点4个候后云量减少到最少。在海温上升期海气作用过程正好相反。海洋温度对云量变化的响应比较快(1—2候),云量对海温变化的响应比较慢(约4候)。