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摘要通过AVHRR资料和QuickSCAT资料分析了我国东部海域特殊的海气相互作用特点，并对我国东部黑潮海域的海表风速和海表温度时间分布特征和关系进行了分析。结果表明，我国东部海域黑潮海区海表温度与海表风速之间存在特殊的正相关关系，黑潮海域海表温度与海表风速的冷暖分布均呈现一一对应关系，即大风速区位于暖脊上，而小风速区出现在冷槽上空。这种正相关关系是影响我国东部海域海气相互作用的重要因素，且这种正相关关系随着季节和年份的不同有所变化，在冬、春季节表现最为明显，且春季强于冬季。
关键词黑潮暖流；海表风速；海表温度；变化特征；海气相互作用
中图分类号S16文献标识码
A文章编号0517-6611（2016）02-216-03
AbstractThe airsea interaction characteristics in sea area of eastern China were analyzed through AVHRR data and QuickSCAT data， the temporal distribution features and relationship between sea surface wind speed and SST in Kuroshio sea area of eastern China were analyzed. The results showed that there was a positive correlation between sea surface wind speed and SST， the distribution of SST and sea surface wind speed indicated corresponding relation， namely the large wind speed area was located on the warm ridge， while the small wind speed area appeared in the cold trough. The positive correlation was an important factor influencing airsea interaction in eastern China sea， and this correlationship was related with season and year， especially in winter and spring， spring was stronger than that in winter.
Key wordsKuroshio Current； Sea surface wind speed； Sea surface temperature（SST）； Variation characteristics； Airsea interaction
黑潮暖流是位于北太平洋副热带环流系统中的西部边界流，是世界海洋上第二大暖流，起源于吕宋岛以东洋面，主干流沿台湾以东，经台湾与那国岛之间的水道进入东海，顺东海大陆坡向东北流去。黑潮主干流的平均宽度不足100 NM，其中主流宽度约20 NM。由于黑潮将太平洋高温、高盐度海水带到近海广大海区，从而对这些海区的海洋、气象、水文产生巨大影响，如渔场的移动、海雾的消长、渤海与黄海的冰情，乃至我国东部洪涝状况均与之有关。黑潮与气候关系密切[1-3]，日本气候温暖湿润就是由于黑潮环绕。我国青岛与日本东京、我国上海与日本九州纬度相近，气候却差异不少，这是因为海洋暖流对大气有直接影响。
近些年来，海气相互作用过程对全球气候变化的影响越来越明显，由海表温度异常等因素所导致的世界各地严重的气候灾害给人们的生活环境和生命财产带来较大的影响。因此，海气相互作用已成为研究气候变化的一个世界性的前沿课题[4-7]。前人研究发现，东亚冬季风异常与冬季黑潮区域海温异常有密切联系，当东亚季风偏强时，冬季黑潮区域海温偏低，东亚大槽强度明显偏强；反之，当东亚冬季风偏弱时，冬季黑潮区域海温偏高，东亚大槽强度偏弱[8-10]。陈佩燕[11]
分析指出黑潮区域冬季海温与我国东部地区冬季温度异常存在密切关系，两者相关系数达0.755；陈兴芳等[12]研究指出当冬春黑潮加强时，初夏欧洲高压脊和东亚阻高发展，亚洲西部为低槽区，我国南方和沿海地区高度场偏高，在此环流形势下冷空气势力较强，副高位置正常偏北，有利于我国北方或长江流域降水，反之亦然。徐海明等[13-15]研究表明黑潮海洋锋区上海温与海表面风速之间存在明显的正相关关系，而在中高纬度洋面上，海盆尺度的太平洋海表面温度与海表面风速存在显著的负相关。但针对我国东部海域海气相互作用方面的研究较少，笔者以我国东部海域为例，通过AVHRR资料和QuickSCAT资料分析了我国东部海域特殊的海气相互作用特点，并对我国东部黑潮海域海表风速和海表温度的时间分布特征和关系进行了分析。
1资料和方法
1.1AVHRR资料NOAA气象卫星是近极地、与太阳同步的卫星，高度为833～870 km，轨道倾角98.7°，成像周期12 h。目前，NOAA系列卫星采用双星运行，同一地区每天可有4次过境机会。AVHRR是NOAA系列卫星的主要探测仪器，它是一种五光谱通道的扫描辐射仪。星上探测器扫描角为±55.4°，相当于探测地面2 800 km宽的带状区域，2条轨道可以覆盖我国大部分国土，3条轨道可完全覆盖我国全部国土。AVHRR资料的应用主要有2个方面：①大尺度区域（包括国家、洲乃至全球）调查，这方面的应用，气象卫星遥感具有其他遥感所无法相比的优势。应用的方法一般是采用多时相分类的方法对1 km空间分辨率的AVHRR数据或更低空间分辨率的GAC或GVI数据进行分类。②中小尺度区域调查，这方面的应用主要是由于高空间分辨率遥感数据的获取比较困难，遥感调查的实时性较差，利用AVHRR数据来获得宏观的、实时的、能达到一定精度的地面信息。应用的方法通常是针对AVHRR数据空间分辨率低的缺陷，采用混合像元分解技术对AVHRR数据进行分类。在此采用我国东部海域1999年7月～2007年11月的月平均温度场资料，资料水平分辨率为0.25°×0.25°。 1.2QuickSCAT资料1999年7月美国宇航局发射了一颗专门用来观测海表面风场的Quick Scatterometer（简称QuickSCAT）卫星，该卫星搭载的微波散射仪可观测每天全球海洋上的海表面10 m高处风矢量场，为热带气旋的进一步监测与分析提供帮助。通过对QuickSCAT洋面风轨道资料再处理和精度检验，国家卫星气象中心生成了更高分辨率的格点风场数据。通过洋面风资料对近年编号热带气旋的辅助分析试验，总结了洋面风资料在热带气旋定位、定强、发展趋势以及大风分析中的一些应用方法，结果表明，尽管存在一定误差，QuickSCAT洋面风场资料可以有效校正海上热带气旋特别是弱热带气旋的定位和定强偏差，反映热带气旋大风区的分布和低层环境流场，为进一步推断热带气旋的发展和移动趋势提供帮助。在此采用我国东部海域1999年7月～2007年11月的月平均风场资料，水平分辨率为0.25°×0.25°。
2结果与分析
2.1我国东部海域海表风速和海表温度的年变化特征从2000～2006年我国东部海域多年年平均的海表面10 m高处的风速与AVHRR海表温度（图1）可以看出，在120°～125°E附近洋面上仍然存在明显的温度脊。比较黑潮海域AVHRR海表温度与QuickSCAT卫星资料观测的海表风速的分布发现，海表面风速大小与黑潮海域海表温度的高低分布存在很好的对应关系，在暖的温度脊上空对应着海表风速的大值区，而冷的温度槽上空则对应海表风速的小值区。如在25°N、128°E附近为一明显向北凸起的暖温度脊，相伴一风速>9 m/s的大风速区，而在其东侧的冷温度槽区风速则明显减弱，是小风速区。
为了更清楚地了解海表温度与海表风速的相关关系，分别取2001、2003、2005和2006年资料的平均值，以了解个别年份海表温度与海表风速的相关关系。从图2可看出，2001、2003、2005、2006年我国东部海域海表面10 m高处的风速与AVHRR海表温度变化均有明显的温度脊存在，但黑潮路径与风速的分布均有明显变化，海表风速与黑潮海域海表温度的冷暖分布均呈现一一对应关系，即大风速区位于暖脊上，而小风速区出现在冷槽上空。其中，2006和2003年的强度相对较大，黑潮海域附近温度变化幅度较大。可见，黑潮海域海表温度与风速均存在明显的正相关关系，且在2003、2006年表现更为清楚。
2.2我国东部海域海表风速和海表温度的季变化特征从2000～2007年我国东部海域春季和冬季海表面10 m高的风速与AVHRR海表温度的春季和冬季多年平均场（图3）可以看出，黑潮海域海表温度与风速的正相关关系在春季、冬季也有很好体现，其中春季平均与多年平均的情况相似；春季和冬季的黑潮路径与风速分布有明显变化，海表风速大小与黑潮海域海表温度的冷暖分布呈现明显的对应关系，在暖的温度脊上空对应海表风速的大值区，而冷的温度槽上空则对应海表风速的小值区。但由于冬季风速较大，海水混合作用较强，促使黑潮路径及风速分布较春季有很大的变化，所以这种对应关系在冬季不如春季密切。
3小结
通过AVHRR资料和QuickSCAT资料分析了我国东部海域特殊的海气相互作用特点，并对我国东部黑潮海域海表风速和海表温度的时间分布特征和关系进行了分析。结果表明，我国东部海域黑潮海区海表温度与海表风速之间存在特殊的正相关关系，黑潮海域海表温度与海表风速的冷暖分布均呈现一一对应关系，即大风速区位于暖脊上，而小风速区出现在冷槽上空。这种正相关关系是影响我国东部海域海气相互作用的重要因素，且这种正相关关系随着季节和年份的不同有所变化，在冬、春季节表现最为明显，且春季强于冬季。
与前人研究[16-18]相比，该研究还相当粗略，虽然通过资料分析得出了海表温度与海表风速之间存在正相关关系，但对其原理及应用的讨论尚浅，希望以后可以在这2个方面继续深入研究。
参考文献
[1]
潘华盛，魏松林.冬季黑潮加热对东北区夏季温度关系的初步分析[J].海洋学报，1981（2）：211-217.
[2] 张天宇，孙照渤，李忠贤，等.春季黑潮区海温异常与我国夏季降水的关系[J].热带气象学报，2007（2）：189-195.
[3] 赵斐苗，朱鑫君，李飞，等.黑潮区域海温异常与我国冬季气温和降水的关系[J].气象与环境科学，2007，30（S1）：28-31.
[4] 王绍武，赵宗慈，陈振华.等.冬半年海洋与大气的相互作用[J].海洋学报：中文版，1980（2）：27-40.
[5] 赵汉光.副高与海温相互作用的时空特征分析及预报[J].气象，1986（7）：21-23.
[6] 葛孝贞，余志豪.海温变化与副热带高压活动的数值模拟[J].热带气象，1986（2）：109-116.
[7] 张云瑾，张天圣.亚洲热带近海海温与云南夏季降水的关系[J].气象科技，2008，32（1）：31-34.
[8] 李忠贤，陈建萍.东亚冬季风与冬季黑潮海温异常的关系[J].江西气象科技，2005，28（1）：10-14.
[9] 李忠贤，孙照渤，朱伟军.冬季黑潮SSTA影响东亚夏季风的数值试验[J].南京气象学院学报，2006（1）：62-67.
[10] 李忠贤，孙照渤.秋季黑潮海温与东亚冬季风的相关联系[J].南京气象学院学报，2004（2）：145-152.
[11] 陈佩燕.近50年全球海温异常对我国东部地区冬季温度异常影响的诊断研究[J].热带气象学报，2001，17（4）：371-380.
[12] 陈兴芳，宋文玲.初夏降水的大气环流和海温特征分析及其预报[M].北京：气象出版社，1996.
[13] 徐海明，王琳玮，何金海.卫星资料揭示的春季黑潮海区海洋对大气的影响及其机制研究[J].科学通报，2008（4）：463-470.
[14] XIE S P. Satellite observations of cool oceanatmosphere interaction[J].Bull Amer Meteor Soc，2004，85：195-208.
[15] NEELIN J D， BATTISTI D S， HIRST A C. ENSO theory[J].J Geophys Res，1998， 103： 14261-14290.
[16] 邓力平，王谦谦.华南前汛期（4-6月）降水异常特征及其与我国近海海温的关系[J].热带气象学报，2002，18（1）：45-55.
[17] 谭桂容，孙兆渤.我国东部夏季降水型与北半球大气环流和北太平洋海温的关系[J].大气科学学报，1998（1）：1-7.
[18] 李跃凤，丁一汇.海表温度和地表温度与中国东部夏季异常降水[J].气候与环境研究，2002，7（1）：87-101.
关键词黑潮暖流；海表风速；海表温度；变化特征；海气相互作用
中图分类号S16文献标识码
A文章编号0517-6611（2016）02-216-03
AbstractThe airsea interaction characteristics in sea area of eastern China were analyzed through AVHRR data and QuickSCAT data， the temporal distribution features and relationship between sea surface wind speed and SST in Kuroshio sea area of eastern China were analyzed. The results showed that there was a positive correlation between sea surface wind speed and SST， the distribution of SST and sea surface wind speed indicated corresponding relation， namely the large wind speed area was located on the warm ridge， while the small wind speed area appeared in the cold trough. The positive correlation was an important factor influencing airsea interaction in eastern China sea， and this correlationship was related with season and year， especially in winter and spring， spring was stronger than that in winter.
Key wordsKuroshio Current； Sea surface wind speed； Sea surface temperature（SST）； Variation characteristics； Airsea interaction
黑潮暖流是位于北太平洋副热带环流系统中的西部边界流，是世界海洋上第二大暖流，起源于吕宋岛以东洋面，主干流沿台湾以东，经台湾与那国岛之间的水道进入东海，顺东海大陆坡向东北流去。黑潮主干流的平均宽度不足100 NM，其中主流宽度约20 NM。由于黑潮将太平洋高温、高盐度海水带到近海广大海区，从而对这些海区的海洋、气象、水文产生巨大影响，如渔场的移动、海雾的消长、渤海与黄海的冰情，乃至我国东部洪涝状况均与之有关。黑潮与气候关系密切[1-3]，日本气候温暖湿润就是由于黑潮环绕。我国青岛与日本东京、我国上海与日本九州纬度相近，气候却差异不少，这是因为海洋暖流对大气有直接影响。
近些年来，海气相互作用过程对全球气候变化的影响越来越明显，由海表温度异常等因素所导致的世界各地严重的气候灾害给人们的生活环境和生命财产带来较大的影响。因此，海气相互作用已成为研究气候变化的一个世界性的前沿课题[4-7]。前人研究发现，东亚冬季风异常与冬季黑潮区域海温异常有密切联系，当东亚季风偏强时，冬季黑潮区域海温偏低，东亚大槽强度明显偏强；反之，当东亚冬季风偏弱时，冬季黑潮区域海温偏高，东亚大槽强度偏弱[8-10]。陈佩燕[11]
分析指出黑潮区域冬季海温与我国东部地区冬季温度异常存在密切关系，两者相关系数达0.755；陈兴芳等[12]研究指出当冬春黑潮加强时，初夏欧洲高压脊和东亚阻高发展，亚洲西部为低槽区，我国南方和沿海地区高度场偏高，在此环流形势下冷空气势力较强，副高位置正常偏北，有利于我国北方或长江流域降水，反之亦然。徐海明等[13-15]研究表明黑潮海洋锋区上海温与海表面风速之间存在明显的正相关关系，而在中高纬度洋面上，海盆尺度的太平洋海表面温度与海表面风速存在显著的负相关。但针对我国东部海域海气相互作用方面的研究较少，笔者以我国东部海域为例，通过AVHRR资料和QuickSCAT资料分析了我国东部海域特殊的海气相互作用特点，并对我国东部黑潮海域海表风速和海表温度的时间分布特征和关系进行了分析。
1资料和方法
1.1AVHRR资料NOAA气象卫星是近极地、与太阳同步的卫星，高度为833～870 km，轨道倾角98.7°，成像周期12 h。目前，NOAA系列卫星采用双星运行，同一地区每天可有4次过境机会。AVHRR是NOAA系列卫星的主要探测仪器，它是一种五光谱通道的扫描辐射仪。星上探测器扫描角为±55.4°，相当于探测地面2 800 km宽的带状区域，2条轨道可以覆盖我国大部分国土，3条轨道可完全覆盖我国全部国土。AVHRR资料的应用主要有2个方面：①大尺度区域（包括国家、洲乃至全球）调查，这方面的应用，气象卫星遥感具有其他遥感所无法相比的优势。应用的方法一般是采用多时相分类的方法对1 km空间分辨率的AVHRR数据或更低空间分辨率的GAC或GVI数据进行分类。②中小尺度区域调查，这方面的应用主要是由于高空间分辨率遥感数据的获取比较困难，遥感调查的实时性较差，利用AVHRR数据来获得宏观的、实时的、能达到一定精度的地面信息。应用的方法通常是针对AVHRR数据空间分辨率低的缺陷，采用混合像元分解技术对AVHRR数据进行分类。在此采用我国东部海域1999年7月～2007年11月的月平均温度场资料，资料水平分辨率为0.25°×0.25°。 1.2QuickSCAT资料1999年7月美国宇航局发射了一颗专门用来观测海表面风场的Quick Scatterometer（简称QuickSCAT）卫星，该卫星搭载的微波散射仪可观测每天全球海洋上的海表面10 m高处风矢量场，为热带气旋的进一步监测与分析提供帮助。通过对QuickSCAT洋面风轨道资料再处理和精度检验，国家卫星气象中心生成了更高分辨率的格点风场数据。通过洋面风资料对近年编号热带气旋的辅助分析试验，总结了洋面风资料在热带气旋定位、定强、发展趋势以及大风分析中的一些应用方法，结果表明，尽管存在一定误差，QuickSCAT洋面风场资料可以有效校正海上热带气旋特别是弱热带气旋的定位和定强偏差，反映热带气旋大风区的分布和低层环境流场，为进一步推断热带气旋的发展和移动趋势提供帮助。在此采用我国东部海域1999年7月～2007年11月的月平均风场资料，水平分辨率为0.25°×0.25°。
2结果与分析
2.1我国东部海域海表风速和海表温度的年变化特征从2000～2006年我国东部海域多年年平均的海表面10 m高处的风速与AVHRR海表温度（图1）可以看出，在120°～125°E附近洋面上仍然存在明显的温度脊。比较黑潮海域AVHRR海表温度与QuickSCAT卫星资料观测的海表风速的分布发现，海表面风速大小与黑潮海域海表温度的高低分布存在很好的对应关系，在暖的温度脊上空对应着海表风速的大值区，而冷的温度槽上空则对应海表风速的小值区。如在25°N、128°E附近为一明显向北凸起的暖温度脊，相伴一风速>9 m/s的大风速区，而在其东侧的冷温度槽区风速则明显减弱，是小风速区。
为了更清楚地了解海表温度与海表风速的相关关系，分别取2001、2003、2005和2006年资料的平均值，以了解个别年份海表温度与海表风速的相关关系。从图2可看出，2001、2003、2005、2006年我国东部海域海表面10 m高处的风速与AVHRR海表温度变化均有明显的温度脊存在，但黑潮路径与风速的分布均有明显变化，海表风速与黑潮海域海表温度的冷暖分布均呈现一一对应关系，即大风速区位于暖脊上，而小风速区出现在冷槽上空。其中，2006和2003年的强度相对较大，黑潮海域附近温度变化幅度较大。可见，黑潮海域海表温度与风速均存在明显的正相关关系，且在2003、2006年表现更为清楚。
2.2我国东部海域海表风速和海表温度的季变化特征从2000～2007年我国东部海域春季和冬季海表面10 m高的风速与AVHRR海表温度的春季和冬季多年平均场（图3）可以看出，黑潮海域海表温度与风速的正相关关系在春季、冬季也有很好体现，其中春季平均与多年平均的情况相似；春季和冬季的黑潮路径与风速分布有明显变化，海表风速大小与黑潮海域海表温度的冷暖分布呈现明显的对应关系，在暖的温度脊上空对应海表风速的大值区，而冷的温度槽上空则对应海表风速的小值区。但由于冬季风速较大，海水混合作用较强，促使黑潮路径及风速分布较春季有很大的变化，所以这种对应关系在冬季不如春季密切。
3小结
通过AVHRR资料和QuickSCAT资料分析了我国东部海域特殊的海气相互作用特点，并对我国东部黑潮海域海表风速和海表温度的时间分布特征和关系进行了分析。结果表明，我国东部海域黑潮海区海表温度与海表风速之间存在特殊的正相关关系，黑潮海域海表温度与海表风速的冷暖分布均呈现一一对应关系，即大风速区位于暖脊上，而小风速区出现在冷槽上空。这种正相关关系是影响我国东部海域海气相互作用的重要因素，且这种正相关关系随着季节和年份的不同有所变化，在冬、春季节表现最为明显，且春季强于冬季。
与前人研究[16-18]相比，该研究还相当粗略，虽然通过资料分析得出了海表温度与海表风速之间存在正相关关系，但对其原理及应用的讨论尚浅，希望以后可以在这2个方面继续深入研究。
参考文献
[1]
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[2] 张天宇，孙照渤，李忠贤，等.春季黑潮区海温异常与我国夏季降水的关系[J].热带气象学报，2007（2）：189-195.
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[8] 李忠贤，陈建萍.东亚冬季风与冬季黑潮海温异常的关系[J].江西气象科技，2005，28（1）：10-14.
[9] 李忠贤，孙照渤，朱伟军.冬季黑潮SSTA影响东亚夏季风的数值试验[J].南京气象学院学报，2006（1）：62-67.
[10] 李忠贤，孙照渤.秋季黑潮海温与东亚冬季风的相关联系[J].南京气象学院学报，2004（2）：145-152.
[11] 陈佩燕.近50年全球海温异常对我国东部地区冬季温度异常影响的诊断研究[J].热带气象学报，2001，17（4）：371-380.
[12] 陈兴芳，宋文玲.初夏降水的大气环流和海温特征分析及其预报[M].北京：气象出版社，1996.
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[14] XIE S P. Satellite observations of cool oceanatmosphere interaction[J].Bull Amer Meteor Soc，2004，85：195-208.
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[17] 谭桂容，孙兆渤.我国东部夏季降水型与北半球大气环流和北太平洋海温的关系[J].大气科学学报，1998（1）：1-7.
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