[科普中国]-热带海气耦合模式

背景

海洋和其上层大气在多种时间尺度上发生着相互作用，而Walker环流、Hadley环流、大气Rossby波列、海洋Kelvin波和海洋Rossby波都是这一耦合系统的重要成员。大多数在海气相互作用方面的研究都把研究重点放在热带洋盆的表层海温异常(SSTA)上，这是因为热带洋盆的表层海温和许多大气的遥相关、波列、气候模态以及天气形势都密切相关。

至在Bjerknes(1966,1969)的理论假设中，Walker环流和Hadley环流都和沿赤道的表层海温梯度以及热带太平洋的加热现象紧密联系。以往的研究中，基本上都关注太平洋东部或西部区域。例如，在时滞振荡理论中把海气相互作用研究集中在赤道中东太平洋，而Recharge振荡理论把焦点集中在赤道西太平洋。诸多研究将大气对海洋的影响重点放在表层海温对表层风场的响应。1

意义如果要更好的理解ENSO循环，加深对与温跃层深度变率密切联系的冷暖水发展的认识也是非常重要的。与表层海温异常相比，延迟的次表层热力异常能更好地记忆大气强迫的变化，并发现一种可能在使海气耦合系统从暖位相到冷位相(或从冷位相到暖位相)转变过程中起到关键作用的滞后反馈。研究还指出，风应力通过Ekman抽吸所产生的作用和Rossby波、Kelvin波的传播是影响温跃层变率的两个主要因素。1

资料选用分析的资料包括NCEP/NCAR全球再分析的格点大气资料，垂直方向共17层(1000 hpa～10 hpa)，水平分辨率2.5°经纬格点，资料长度从1949年1月到2000年12月，共52年海温资料是美国Scripps海洋研究所环境分析中心0EDAC)的海表和次表层海温观测资料，这是根据投标式温深计(XBT)、船舶和浮标观测资料经过最优插值方法得到的，包括11个标准层上的海温数据(0.20.40.60.80.120.160.200.240.300.400 m)，水平分辨率5°× 2°(经度X纬度)，范围包括(E30°～180°～E30°，N60°～S60°)，资料长度从1955年1月到2000年12月，共46年降水资料是Xie和Arkin(1997)再分析的全球降水格点资料，水平分辨率2.5°×2.5°(经度X纬度)，，资料长度从1979年1月到2000年12月。对使用的变量SSTA.MSTA.HCA.ZWA.MWA,它们的序列中已经滤去了季节变化，从而保留了年际和年代际变化。1

模型及运用冬季，ENSO是许多大气遥相关型和Rossby驻波波列的较多表现季节。这里，为了更好的理解和ENSO有关的海气相互作用，不仅仅需要分析表层风场和表层海温场，还需要研究对流层整层风矢量和整个海洋上层的热力状况。从动力学观点来看，海洋上层的Rossby波、Kelvin波和对流层中的Hadley环流、Walker环流应该在同一个动力框架中加以考虑。在这一框架中，海洋上层的热含量异常通过Rossby波、Kelvin波来进行热力性质的能量输送，而Hadley环流、Walker环流则在大气中重新分配这些能量。1