中国近海海洋锋面中小尺度海气相互作用及其机理研究

自2004年以来，通过海洋微波散射计和辐射计相结合的研究发现海温梯度会对海面风速产生深远影响。在系统回顾中小尺度海气相互作用在大洋区域的研究成果基础之上，本项目的研究目标是（1）利用多源卫星遥感海面风场（NSCAT，QuikSCAT，ASCAT，SAR）和温度场等资料，针对中国近海和近岸海域（包括西边界流黑潮系统）丰富的海洋锋面，定量分析中小尺度海气耦合强度。为进一步研究中小尺度海气相互作用对Ekman上升流、海洋热量和动量输送打下基础。通过对大气水汽含量的分析，界定海洋锋面对水汽输送以及对中国天气和气候的影响。（2）发展一个适用于中国近海的海洋大气边界层参数化方案并集成到WRF模式，诊断分析全球业务化预报模式ECMWF结果，结合WRF模式对中小尺度相互作用机理进行研究，深入了解这一现象的物理机制，阐明关于风场适应海温梯度场的两种假说，以推动ECMWF改进其边界层参数化方案。

受国家自然科学基金资助，根据本项目“中国近海海洋锋面中小尺度海气相互作用及其机理研究”的总体研究目标，项目组在2011年至2013年期间开展了一系列的研究工作，该项目研究成果总结如下：（1）使用红外遥感和微波遥感数据建立了适用于研究中国近海中小尺度海气相互作用的海温分析产品和海面风场产品，为进一步研究中国近海海洋锋面附近中小尺度海气相互作用打下观测基础。（2）针对中国近海海洋锋面的小尺度特征，对近海海洋锋面附近中小尺度海气相互作用现象进行了初步分析，研究了考虑波浪状态的中小尺度海气相互作用，并构建了海洋大气边界层参数化方案，该参数化方案已经被广泛使用的中小尺度气象模式WRF采用，与2013年在WRF 3.5版本官方正式发布。（3）使用WRF模式，与欧洲ECMWF和英国Met Office开展合作，分析阐明了海洋锋面附近中小尺度海气相互机理，提出了在近中性大气层结稳定度下海温通过大气局地和非局地动量输送影响海气相互作用的物理机制。该项研究工作初步阐明了影响海洋锋面附近中小尺度海气相互作用的物理机制，有助于提高全球业务化数值天气预报风场精度。