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鉴于海浪在海气界面能量交换传输过程中的重要性,本文主要通过数值模拟的方法来探讨海浪对南海季风爆发过程的影响。针对我国所处的独特东亚季风区,本文首先利用区域气候模式P-σ九层模式,通过改变海气界面参数化方案研制成P-σRCM-WAM大气海浪耦合模式,并以1998年夏季南海季风爆发过程为例,设计4组数值试验,从风场、气压场、温度场、感热场、边界层物理量等进行比较分析,检验P-σRCM-WAM模式的模拟性能以及探讨海浪对南海季风爆发过程的影响机制,得到如下主要结论:
1、海浪对南海季风爆发过程的影响:(1)南海季风爆发之前,850hPa差值风场主要以反气旋式差值环流为主,南海季风爆发期间主要表现为气旋式差值环流,有利于季风爆发推进,爆发之后转型为辐散的差值场。南海北部及中国华南沿海地区为风速差值较大的区域。(2)海平面气压场在南海季风爆发前后低纬海洋面上为气压升高,但增加幅度较小;在季风爆发前和爆发期间,大陆低压系统加强。(3)大气海洋边界层摩擦速度随时间演变特征与同期大气低层盛行风向风速变化一致。
2、海浪对季节尺度大气过程的影响:(1)耦合模式模拟的500hPa位势高度增加,对单一大气模式模拟的500hPa位势高度偏低状况有所改进,副高的移动及强度变化更接近于观测。海平面气压场在海洋区稳定少变,陆地上则存在较大差异。850hPa差值风场在中纬大陆区较为敏感。(2)东亚夏季降水分布型和降水量级要优于单一的大气模式,6、7月在降水量的模拟上有很大的改进,8月的虚假降水在耦合模式中有所减弱。
3、感热场差异海洋区影响不大,陆上为较强的正差值,7月海陆热力对比最为明显。2°N-10°N低纬地区,印度尼西亚(95°E-105°E)及南海南部地区(110°E-120°E)为较敏感区,且正负差值随时间的推移交替出现,体现了南海夏季风低频振荡特征;11°N-19°N的北部地区影响很大,尤其是中南半岛北部,其次是印度半岛;27.5°N-40°N纬度带,高原主体地面感热不是最强,但正差值比较稳定,高原以东的陆地区为感热通量大值区,差值变化很明显。
4、大气与海浪间正负反馈机制:(1)850hPa风场上,动力耦合作用引起的反气旋差值环流主要位于邻近大陆的海洋区。南海季风爆发阶段,热力正反馈作用更强,使风场加速显著,主要位于印度洋和南海,且在南海中北部引起低层风场差异与海面摩擦速度的时间演变特征较为一致。(2)动力作用引起的海平面气压场差异表现出较强的局地性,差值大值区基本位于近海岸的大陆和海洋区。季风爆发期间及爆发后,动力耦合作用使中国东南沿海地区的低压槽减弱,热力耦合作用与之相反。