海洋学院王喜冬教授团队在海气相互作用与海洋动力学研究方面获得新进展

河海大学海洋学院王喜冬教授团队在海盆-跨海盆尺度海气相互作用对热带气旋强度低频变异的调制机理、盐度障碍层变化机理及其对海气相互作用的影响、卫星海洋遥感数据重构海洋三维温盐场等研究方面取得新进展。 热带气旋强度尤其是迅速强化的预报是限制热带气旋预报水平的一个瓶颈，是热带气旋预报中面临的最具挑战的难题之一，课题组研究生开展了海盆-跨海盆尺度的海气相互作用对热带气旋强度低频变异的调制机理研究。基于观测和数值模拟试验，发现冬季ENSO通过影响沃克环流和罗斯贝波列的传播调制次年夏季北大西洋大气海洋热力和动力环境，进而影响北大西洋热带气旋的数量和强度等。该研究成果强调了赤道东太平洋冬季海温异常季节持续性效应对北大西洋热带气旋活动的重要性，为提高热带气旋气候预测能力提供了新的思路（Quan等，2019）；同时，也发现在夏季风后的孟加拉湾，与ENSO相关的赤道东太平洋的海温异常诱导了沃克环流和罗斯贝波列的变异，导致北印度洋热带和热带外的大气和海洋状态形成偶极子状异常结构，继而诱导了热带气旋生成位置的南北振荡，伴随热带气旋生成位置的变化，热带气旋的强度也随之发生显著的变化（Fan等，2019）。 印太暖池是引起全球气候变化最为敏感的海域之一，大量的降雨在印太暖池近表层形成强的盐度层结，诱导障碍层的发生，从而影响海气相互作用，深入研究印太暖池盐度障碍层变异规律及其控制机理对提高极端天气和气候事件的预测水平具有重要的科学意义。课题组成员提出了控制孟加拉湾障碍层年代际变化的机制，发现PDO通过影响沃克环流的年代际变化间接地调控孟加拉湾障碍层的年代际变化，而赤道印度洋罗斯贝波和孟加拉湾沿岸开尔文波在年代际尺度上对障碍层的变异影响较小；动力学分析显示，淡水通量引起的卷挟和平流过程主导了孟加拉湾北部海域障碍层的年代际变化，而淡水通量和海表热通量诱导的卷挟过程主导了孟加拉湾南部海域障碍层的年代际变化（Pang等，2019）。另外，还发现孟加拉湾北部深厚的障碍层对近二十年季风后孟加拉湾热带强化率的变化有重要影响，显著地促进了强化率的增加，这主要是因为近二十年热带气旋轨迹向东北方向发生了偏移，孟加拉湾北部深厚的障碍层限制了热带气旋诱导的海面冷却，进而促进了热带气旋的强化（Fan等，2020）。 卫星遥感可以提供高时空分辨率的海表观测数据，特别是微波遥感即使在热带气旋期间也能获得大量的观测数据。然而，卫星观测资料只能提供海洋表层信息，如何有效地同化卫星遥感资料从而获得上层海洋热盐结构是海洋数据同化领域中亟需解决的前沿难题。课题组根据不同海区的动力学特征，基于表面强迫准地转理论，从动力映射角度建立了海洋表层与次表层之间的关系模型，该技术可利用实时的卫观测海表温度、海表盐度和海面高度资料，快速地估计三维温度、盐度、密度和流速等海洋状态（Chen等，2020）。