南海冷皮效应及其对潜热通量计算影响研究获进展

  中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室研究员王鑫团队联合俄罗斯科学院希尔绍夫海洋研究所和中山大学的科学家在南海冷皮效应及其对潜热通量计算的影响研究方面取得新进展。相关研究近日在线发表于《地球物理学研究杂志:海洋》。

  受海洋向大气的湍流热通量释放及红外辐射冷却等过程影响,冷皮效应强度(皮温与块体海温之差)一般在0~1℃的范围之内,在中低风速下且配合强的太阳辐射时可达1~3℃的量级。考虑到测量的成本及便利程度,现场观测活动中普遍采集的是易于获取的块体海温。然而,在计算湍流热通量时,需采用皮温方能准确估算海洋和大气之间的温度梯度和湿度梯度。为此,需要通过相应的冷皮模型将观测的块体海温转换为皮温。

  研究人员基于投放于南海西沙海域的综合水文气象浮标观测数据分析发现,冷皮效应强度分布最密的区间集中在0.2~0.6℃之间,平均强度达到了0.4℃。数值模拟结果表明,当前的冷皮模型显著低估了南海的冷皮效应强度,致使计算的潜热通量尚存在8.5%左右的误差。

  进一步研究发现,通过调整冷皮模型中的桑德斯常数可有效调节冷皮模拟效果。当桑德斯常数增加到当前值的2倍时,冷皮模拟误差可被基本消除,计算的潜热通量也更加准确。

  该研究表明,当前的冷皮模型参数化方案在南海并不适用。基于中国科学院南海海洋研究所在南海的自主观测数据改进后的新方案,可显著提高南海冷皮效应的模拟水平,提高潜热通量计算精度,为加强对南海区域海气相互作用的理解提供有力的数据支撑。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1029/2020JC016498

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