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高频海气相互作用对热带太平洋海气系统的影响研究

耦合模式,参数化方案,高频海气相互作用,气候模拟

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.16 热带西太平洋多尺度过程及影响

高频海气相互作用(日变化及更高频的海气交换过程)在热带地区丰富且活跃，是连接天气与气候尺度的重要通道，在多尺度海气耦合系统中扮演着关键角色。准确刻画这一过程，对于理解海气耦合机制、提升模式模拟能力具有重要意义。然而，当前大多数耦合气候模式中，海洋表层流体单元的整体动量、热量收支计算极大稀释低估了高频海气相互作用，造成模拟偏差。本研究发展了整合优化次日变化参数化方案（ISDP），探讨了高频海气相互作用对于热带太平洋海气耦合系统的影响，呈现为以下两个方面：

1、将ISDP方案引入两个国际主流耦合模式（CESM和CM2），长期模拟评估表明，两个模式对气候态及变率谱的模拟均得以改进，特别是热带太平洋海表面温度冷舌偏差及ENSO事件振幅模拟偏差得到有效缓解。

2、深化了对高频海气相互作用影响机制的理解：

（1）海洋表层中的非充分混合改变了热带海域的海表面温度，进而影响热带的海平面气压、风和降水；

（2）高频热通量缓慢向下传播，维持浅层温度梯度，提高海表面温度并削弱其水平梯度，导致局地东风减弱、上升流抑制，缓解了冷舌偏差；

（3）基于充放电振子框架，净海气耦合反馈强度减弱，尤其是热力学阻尼增强，是导致ENSO事件振幅降低的主要机制。

本研究从多尺度相互作用的视角，揭示了高频海气相互作用在连接天气与气候过程中的关键作用，为提升耦合模式对热带气候变率及极端事件的模拟与预测能力提供了理论依据与技术支撑。