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海洋學院王喜冬教授團隊在海氣相互作用與海洋動力學研究方面獲得新進展

河海大學海洋學院王喜冬教授團隊在海盆-跨海盆尺度海氣相互作用對熱帶氣旋強度低頻變異的調(diào)制機理、鹽度障礙層變化機理及其對海氣相互作用的影響、衛(wèi)星海洋遙感數(shù)據(jù)重構(gòu)海洋三維溫鹽場等研究方面取得新進展。熱帶氣旋強度尤其是迅速強化的預報是限制熱帶氣旋預報水平的一個瓶頸，是熱帶氣旋預報中面臨的最具挑戰(zhàn)的難題之一，課題組研究生開展了海盆-跨海盆尺度的海氣相互作用對熱帶氣旋強度低頻變異的調(diào)制機理研究。基于觀測和數(shù)值模擬試驗，發(fā)現(xiàn)冬季ENSO通過影響沃克環(huán)流和羅斯貝波列的傳播調(diào)制次年夏季北大西洋大氣海洋熱力和動力環(huán)境，進而影響北大西洋熱帶氣旋的數(shù)量和強度等。該研究成果強調(diào)了赤道東太平洋冬季海溫異常季節(jié)持續(xù)性效應對北大西洋熱帶氣旋活動的重要性，為提高熱帶氣旋氣候預測能力提供了新的思路（Quan等，2019）；同時，也發(fā)現(xiàn)在夏季風后的孟加拉灣，與ENSO相關(guān)的赤道東太平洋的海溫異常誘導了沃克環(huán)流和羅斯貝波列的變異，導致北印度洋熱帶和熱帶外的大氣和海洋狀態(tài)形成偶極子狀異常結(jié)構(gòu)，繼而誘導了熱帶氣旋生成位置的南北振蕩，伴隨熱帶氣旋生成位置的變化，熱帶氣旋的強度也隨之發(fā)生顯著的變化（Fan等，2019）。印太暖池是引起全球氣候變化最為敏感的海域之一，大量的降雨在印太暖池近表層形成強的鹽度層結(jié)，誘導障礙層的發(fā)生，從而影響海氣相互作用，深入研究印太暖池鹽度障礙層變異規(guī)律及其控制機理對提高極端天氣和氣候事件的預測水平具有重要的科學意義。課題組成員提出了控制孟加拉灣障礙層年代際變化的機制，發(fā)現(xiàn)PDO通過影響沃克環(huán)流的年代際變化間接地調(diào)控孟加拉灣障礙層的年代際變化，而赤道印度洋羅斯貝波和孟加拉灣沿岸開爾文波在年代際尺度上對障礙層的變異影響較小；動力學分析顯示，淡水通量引起的卷挾和平流過程主導了孟加拉灣北部海域障礙層的年代際變化，而淡水通量和海表熱通量誘導的卷挾過程主導了孟加拉灣南部海域障礙層的年代際變化（Pang等，2019）。另外，還發(fā)現(xiàn)孟加拉灣北部深厚的障礙層對近二十年季風后孟加拉灣熱帶強化率的變化有重要影響，顯著地促進了強化率的增加，這主要是因為近二十年熱帶氣旋軌跡向東北方向發(fā)生了偏移，孟加拉灣北部深厚的障礙層限制了熱帶氣旋誘導的海面冷卻，進而促進了熱帶氣旋的強化（Fan等，2020）。衛(wèi)星遙感可以提供高時空分辨率的海表觀測數(shù)據(jù)，特別是微波遙感即使在熱帶氣旋期間也能獲得大量的觀測數(shù)據(jù)。然而，衛(wèi)星觀測資料只能提供海洋表層信息，如何有效地同化衛(wèi)星遙感資料從而獲得上層海洋熱鹽結(jié)構(gòu)是海洋數(shù)據(jù)同化領(lǐng)域中亟需解決的前沿難題。課題組根據(jù)不同海區(qū)的動力學特征，基于表面強迫準地轉(zhuǎn)理論，從動力映射角度建立了海洋表層與次表層之間的關(guān)系模型，該技術(shù)可利用實時的衛(wèi)觀測海表溫度、海表鹽度和海面高度資料，快速地估計三維溫度、鹽度、密度和流速等海洋狀態(tài)（Chen等，2020）。

河海大學 2021-02-01

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