北半球大气环流对黑潮延伸体年际变化响应的数值模拟研究

The Kuroshio Extension (KE) region has the most frequent, marine meso-scale and large-scale changes, where the intense, midlatitude ocean-atmosphere interaction occurs. The KE is known to be an eastward-flowing inertial jet characterized by the complex hydrological processes, large-amplitude meanders and energetic pinched-off eddies, and large-scale transport and path variations on the interannual and longer time scales. Therefore, the research on ocean-atmosphere interaction in the KE has attracted the widely attentions. It is pointed out by the present researches that large-scale transport and Kuroshio path variations existed in this mid-latitude inertial current at the interannual and interdecadal time scales, which results in the interannual time scales of the sea surface temperature in the KE. So the study on the northern hemisphere atmospheric circulation in response to the KE changes are not only to reveal the influences of mid-latitude oceanic circulation variations on East Asia and global climate, but also enrich and deepen the cognition on response mechanism of atmosphere to mid-latitude ocean current changes, which is of great theoretical significances and applied value.

黑潮延伸体是海洋中尺度和大尺度变化最频繁的区域，也是太平洋除热带地区外海气相互作用最为活跃的区域。其特点为水文动力过程复杂、内含大量的蜿蜒流和中尺度涡、路径具有独特的年际和年代际变化特征。因此，对黑潮延伸体海气相互作用的研究逐渐得到了广泛的关注。目前研究表明，黑潮延伸体在年际和年代际时间尺度上都存在着大尺度的输送和路径变化，继而导致海表温度出现显著的年际变化特征。因此研究北半球大气环流对黑潮延伸体年际变化的响应，不仅可以了解中纬度海洋环流对东亚及全球气候的影响，而且可以丰富和深化大气对中高纬度环流变化响应机制的认识，具有重要的理论意义和应用价值。

黑潮延伸体是海洋中尺度和大尺度变化最频繁的区域，也是太平洋除热带地区外海气相互作用最为活跃的区域。其特点为水文动力过程复杂、内含大量的蜿蜒流和中尺度涡、路径具有独特的年际和年代际变化特征。因此了解大气对黑潮延伸体年际变化的响应，对揭示中纬度海洋环流异常对东亚及全球气候的影响都具有重要意义。本项目首先以黑潮延伸体海流的大尺度年际变化与其冬季海表温度存在的正相关关系为出发点，研究了黑潮延伸体年际变化引发的海温异常对东亚气候的影响，并分析了其激发的大气扰动的传播特征和维持的可能机制。其次，针对黑潮延伸体海流具有蛇型分布的显著年际变化规律，研究了东亚-西北太平洋地区上空大气环流对黑潮延伸体蛇曲分布的响应。结果发现：.（1）中高纬地区是大气对黑潮延伸体年际变化引发海温异常响应的敏感区，随着海温异常幅度的增大，中纬度的环流异常形势不变，仅异常的强度和范围不同，高纬地区在海温升高（降低）幅度不大时以负（正）异常分布为主，但当海温异常超过一定幅度时，环流异常趋势将发生位相转变。黑潮延伸体伸长引发冬季海温异常增暖导致西风急流减弱。东北太平洋上气旋式异常环流和黑潮延伸体及欧亚大陆东南部反气旋式异常环流的存在和35 ºN南北温度梯度的减小是导致东亚西风急流减弱的重要原因。.（2）黑潮延伸体伸长引发冬季海温异常增暖激发的大气位势高度扰动主要分布在20 ºN以北的中高纬地区，扰动强度冬、春季节强于夏季，存在4-5天、6-8天和14-15天的主振荡周期。最大扰动振幅所在纬度带上3个主周期振荡都以东传为主。主周期振荡的中心都分布在30ºN以北的中高纬，北极圈的扰动以南北向传播为主，南部则具有明显的东西向传播特征。风场扰动和温度扰动的传播特征与位势高度扰动类似。潜热和感热通量的异常趋势是导致大气扰动冬强夏弱的重要原因，而土壤湿度对冬季海温异常的同期响应所储存的信息，是造成大气响应能持续存在的可能机制。.（3）对流层对黑潮延伸体蛇型分布的响应是一致的。10月太平洋上空的大气环流以正异常分布为主，而其他3个月与之相反。温度异常的分布与位势高度异常基本一致。秋季降水异常以中低纬分布为主，进入冬季后逐渐移至中高纬地区。潜热通量异常主要位于北太平洋，而感热通量异常集中在中高纬，且异常幅度明显弱于潜热通量。在洋面上，感热通量异常与潜热通量异常的分布基本一致。此外，感热通量异常还影响欧亚大陆的东部。